之前在網上看過一些介紹Django處理請求的流程和Django源碼結構的文章，覺得了解一下這些內容對開發Django項目還是很有幫助的。所以，我按照自己的邏輯總結了一下Django項目的運行方式和對Request的基本處理流程。
一、Django的運行方式
運行Django項目的方法很多，這里主要介紹一下常用的方法。一種是在開發和調試中經常用到runserver方法，使用Django自己的web server；另外一種就是使用fastcgi，uWSGIt等協議運行Django項目，這里以uWSGIt為例。
1、runserver方法
runserver方法是調試Django時經常用到的運行方式，它使用Django自帶的WSGI Server運行，主要在測試和開發中使用，使用方法如下：
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Usage: manage.py runserver [options] [optional port number, or ipaddr:port]# python manager.py runserver # default port is 8000# python manager.py runserver 8080# python manager.py runserver 127.0.0.1:9090 |
看一下manager.py的源碼，你會發現上面的命令其實是通過Django的execute_from_command_line方法執行了內部實現的runserver命令，那么現在看一下runserver具體做了什么。。
看了源碼之后，可以發現runserver命令主要做了兩件事情：
1). 解析參數，并通過django.core.servers.basehttp.get_internal_wsgi_application方法獲取wsgi handler;
2). 根據ip_address和port生成一個WSGIServer對象，接受用戶請求
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get_internal_wsgi_application的源碼如下：def get_internal_wsgi_application(): """ Loads and returns the WSGI application as configured by the user in ``settings.WSGI_APPLICATION``. With the default ``startproject`` layout, this will be the ``application`` object in ``projectname/wsgi.py``. This function, and the ``WSGI_APPLICATION`` setting itself, are only useful for Django's internal servers (runserver, runfcgi); external WSGI servers should just be configured to point to the correct application object directly. If settings.WSGI_APPLICATION is not set (is ``None``), we just return whatever ``django.core.wsgi.get_wsgi_application`` returns. """ from django.conf import settings app_path = getattr(settings, 'WSGI_APPLICATION') if app_path is None: return get_wsgi_application() return import_by_path( app_path, error_prefix="WSGI application '%s' could not be loaded; " % app_path ) |
通過上面的代碼我們可以知道，Django會先根據settings中的WSGI_APPLICATION來獲取handler；在創建project的時候，Django會默認創建一個wsgi.py文件，而settings中的WSGI_APPLICATION配置也會默認指向這個文件。看一下這個wsgi.py文件，其實它也和上面的邏輯一樣，最終調用get_wsgi_application實現。
2、uWSGI方法
uWSGI+Nginx的方法是現在最常見的在生產環境中運行Django的方法，本人的博客也是使用這種方法運行，要了解這種方法，首先要了解一下WSGI和uWSGI協議。
WSGI，全稱Web Server Gateway Interface，或者Python Web Server Gateway Interface，是為Python語言定義的Web服務器和Web應用程序或框架之間的一種簡單而通用的接口，基于現存的CGI標準而設計的。WSGI其實就是一個網關(Gateway)，其作用就是在協議之間進行轉換。(PS: 這里只對WSGI做簡單介紹，想要了解更多的內容可自行搜索)
uWSGI是一個Web服務器，它實現了WSGI協議、uwsgi、http等協議。注意uwsgi是一種通信協議，而uWSGI是實現uwsgi協議和WSGI協議的Web服務器。uWSGI具有超快的性能、低內存占用和多app管理等優點。以我的博客為例，uWSGI的xml配置如下：
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<uwsgi> <!-- 端口 --> <socket>:7600</socket> <stats>:40000</stats> <!-- 系統環境變量 --> <env>DJANGO_SETTINGS_MODULE=geek_blog.settings</env> <!-- 指定的python WSGI模塊 --> <module>django.core.handlers.wsgi:WSGIHandler()</module> <processes>6</processes> <master /> <master-as-root /> <!-- 超時設置 --> <harakiri>60</harakiri> <harakiri-verbose/> <daemonize>/var/app/log/blog/uwsgi.log</daemonize> <!-- socket的監聽隊列大小 --> <listen>32768</listen> <!-- 內部超時時間 --> <socket-timeout>60</socket-timeout></uwsgi> |
以上就是uWSGI xml配置的寫法，也可以使用ini的方式。安裝uWSGI和運行的命令如下：
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sudo pip install uwsgiuwsgi --pidfile=/var/run/geek-blog.pid -x uwsgi.xml --uid blog --gid nogroup |
uWSGI和Nginx一起使用的配置方法就不在這里說明了，網上教程很多，需要的可以自行搜索。
二、HTTP請求處理流程
Django和其他Web框架一樣，HTTP的處理流程基本類似：接受request，返回response內容。Django的具體處理流程大致如下圖所示：
1、加載project settings
在通過django-admin.py創建project的時候，Django會自動生成默認的settings文件和manager.py等文件，在創建WSGIServer之前會執行下面的引用：
from django.conf import settings
上面引用在執行時，會讀取os.environ中的DJANGO_SETTINGS_MODULE配置，加載項目配置文件，生成settings對象。所以，在manager.py文件中你可以看到，在獲取WSGIServer之前，會先將project的settings路徑加到os路徑中。
2、創建WSGIServer
不管是使用runserver還是uWSGI運行Django項目，在啟動時都會調用django.core.servers.basehttp中的run()方法，創建一個django.core.servers.basehttp.WSGIServer類的實例，之后調用其serve_forever()方法啟動HTTP服務。run方法的源碼如下：
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def run(addr, port, wsgi_handler, ipv6=False, threading=False): server_address = (addr, port) if threading: httpd_cls = type(str('WSGIServer'), (socketserver.ThreadingMixIn, WSGIServer), {}) else: httpd_cls = WSGIServer httpd = httpd_cls(server_address, WSGIRequestHandler, ipv6=ipv6) # Sets the callable application as the WSGI application that will receive requests httpd.set_app(wsgi_handler) httpd.serve_forever() |
如上，我們可以看到：在創建WSGIServer實例的時候會指定HTTP請求的Handler，上述代碼使用WSGIRequestHandler。當用戶的HTTP請求到達服務器時，WSGIServer會創建WSGIRequestHandler實例，使用其handler方法來處理HTTP請求(其實最終是調用wsgiref.handlers.BaseHandler中的run方法處理)。WSGIServer通過set_app方法設置一個可調用(callable)的對象作為application，上面提到的handler方法最終會調用設置的application處理request，并返回response。
其中，WSGIServer繼承自wsgiref.simple_server.WSGIServer，而WSGIRequestHandler繼承自wsgiref.simple_server.WSGIRequestHandler，wsgiref是Python標準庫給出的WSGI的參考實現。其源碼可自行到wsgiref參看，這里不再細說。
3、處理Request
第二步中說到的application，在Django中一般是django.core.handlers.wsgi.WSGIHandler對象，WSGIHandler繼承自django.core.handlers.base.BaseHandler，這個是Django處理request的核心邏輯，它會創建一個WSGIRequest實例，而WSGIRequest是從http.HttpRequest繼承而來
4、返回Response
上面提到的BaseHandler中有個get_response方法，該方法會先加載Django項目的ROOT_URLCONF，然后根據url規則找到對應的view方法(類)，view邏輯會根據request實例生成并返回具體的response。
在Django返回結果之后，第二步中提到wsgiref.handlers.BaseHandler.run方法會調用finish_response結束請求，并將內容返回給用戶。
三、Django處理Request的詳細流程
上述的第三步和第四步邏輯只是大致說了一下處理過程，Django在處理request的時候其實做了很多事情，下面我們詳細的過一下。首先給大家分享兩個網上看到的Django流程圖：
Django流程圖1
Django流程圖2
上面的兩張流程圖可以大致描述Django處理request的流程，按照流程圖2的標注，可以分為以下幾個步驟：
1. 用戶通過瀏覽器請求一個頁面
2. 請求到達Request Middlewares，中間件對request做一些預處理或者直接response請求
3. URLConf通過urls.py文件和請求的URL找到相應的View
4. View Middlewares被訪問，它同樣可以對request做一些處理或者直接返回response
5. 調用View中的函數
6. View中的方法可以選擇性的通過Models訪問底層的數據
7. 所有的Model-to-DB的交互都是通過manager完成的
8. 如果需要，Views可以使用一個特殊的Context
9. Context被傳給Template用來生成頁面
a. Template使用Filters和Tags去渲染輸出
b. 輸出被返回到View
c. HTTPResponse被發送到Response Middlewares
d. 任何Response Middlewares都可以豐富response或者返回一個完全不同的response
e. Response返回到瀏覽器，呈現給用戶
上述流程中最主要的幾個部分分別是：Middleware(中間件，包括request, view, exception, response)，URLConf(url映射關系)，Template(模板系統)，下面一一介紹一下。
1、Middleware(中間件)
Middleware并不是Django所獨有的東西，在其他的Web框架中也有這種概念。在Django中，Middleware可以滲入處理流程的四個階段：request，view，response和exception，相應的，在每個Middleware類中都有rocess_request，process_view， process_response 和 process_exception這四個方法。你可以定義其中任意一個活多個方法，這取決于你希望該Middleware作用于哪個處理階段。每個方法都可以直接返回response對象。
Middleware是在Django BaseHandler的load_middleware方法執行時加載的，加載之后會建立四個列表作為處理器的實例變量：
- _request_middleware：process_request方法的列表
- _view_middleware：process_view方法的列表
- _response_middleware：process_response方法的列表
- _exception_middleware：process_exception方法的列表
Django的中間件是在其配置文件(settings.py)的MIDDLEWARE_CLASSES元組中定義的。在MIDDLEWARE_CLASSES中，中間件組件用字符串表示：指向中間件類名的完整Python路徑。例如GeekBlog項目的配置：
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MIDDLEWARE_CLASSES = ( 'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware', 'django.middleware.common.CommonMiddleware', 'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware', 'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware', 'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware', 'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware', 'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware', 'django.middleware.locale.LocaleMiddleware', 'geek_blog.middlewares.MobileDetectionMiddleware', # 自定義的Middleware) |
Django項目的安裝并不強制要求任何中間件，如果你愿意，MIDDLEWARE_CLASSES可以為空。中間件出現的順序非常重要：在request和view的處理階段，Django按照MIDDLEWARE_CLASSES中出現的順序來應用中間件，而在response和exception異常處理階段，Django則按逆序來調用它們。也就是說，Django將MIDDLEWARE_CLASSES視為view函數外層的順序包裝子：在request階段按順序從上到下穿過，而在response則反過來。以下兩張圖可以更好地幫助你理解：
Django Middleware流程1
Django Middleware流程圖2
2、URLConf(URL映射)
如果處理request的中間件都沒有直接返回response，那么Django會去解析用戶請求的URL。URLconf就是Django所支撐網站的目錄。它的本質是URL模式以及要為該URL模式調用的視圖函數之間的映射表。通過這種方式可以告訴Django，對于這個URL調用這段代碼，對于那個URL調用那段代碼。具體的，在Django項目的配置文件中有ROOT_URLCONF常量，這個常量加上根目錄"/"，作為參數來創建django.core.urlresolvers.RegexURLResolver的實例，然后通過它的resolve方法解析用戶請求的URL，找到第一個匹配的view。
其他有關URLConf的內容，這里不再具體介紹，大家可以看DjangoBook了解。
3、Template(模板)
大部分web框架都有自己的Template(模板)系統，Django也是。但是，Django模板不同于Mako模板和jinja2模板，在Django模板不能直接寫Python代碼，只能通過額外的定義filter和template tag實現。由于本文主要介紹Django流程，模板內容就不過多介紹。
PS: 以上代碼和內容都是基于Django 1.6.5版本，其他版本可能與其不同，請參考閱讀。
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