深入浅出Web开发

发布于 2021-09-04 17:44 ，所属分类：软件编程学习资料

Web开发

Web开发，通俗一点来说就是做网站。学术一点来说，是做B/S架构的软件，B指Browser浏览器，S指服务端Server。

浏览器(HTML、JavaScript) <—> HTTP协议 <—> 服务器(PHP、Python、Java...)

用户打开网址，服务器返回HTML，浏览器解析HTMl图形化展示给用户内容。用户提交表单，经过HTTP协议传输，服务收到来自用户的数据，数据交给应用程序处理，返回给用户结果。

移动互联网时代，这个架构也许是这样。

APP(ios，安卓) <—> HTTP协议 <—> 服务器(PHP、Python、Java...)

B(Browser)变成了C(Client)，也叫C/S架构。

现在的Web开发，按照这个架构HTTP协议的两头分为前端、后端，本文我们侧重后端。

HTTP协议

我们先从架构中的网络部分开始，即HTTP协议rfc2616。

HTTP协议中定义了两个角色客户端和服务端：

  • 客户端，发起请求的实体
  • 服务端，响应请求的实体

在B/S架构中，客户端便是我们的浏览器，服务端是我们服务器软件。

常见的浏览器有：Chrome、Firefox、IE等。常见的服务器软件有：Apache2、Nginx等。

这些软件已经帮我们实现了，Web体系中面向网络的，网络编程部分工作，比如建立连接、解析HTTP报文、提取数据等。

应用网关协议

在Web后端中，服务器软件档在了前面，处理网络连接和数据接收解析。

我们开发业务系统，其实工作在这些Web服务器的后面，业务系统与Web服务器交互。

Browser <—HTTP协议—> Web Server <——> 业务系统(PHP，Python，Java...)

我们先看一个普通的程序

def get_user_info(user_id):
	user = db.query("select * from user where id=?",user_id)
	return {
		"result": user
	}

问：我们返回的结果如何交付给Web服务器？Web服务器如何执行这段Python代码？

答：应用网关协议!

Browser <—HTTP协议—> Web Server <—应用网关协议—> 业务系统(PHP，Python，Java...)

应用网关协议定义了业务系统如何与Web服务器交互，比如Web服务器如何将用户传来的参数传给业务系统，业务系统如何交付输出给Web服务器。

目前为止不同Web服务器，编程语言出现了很多应用网关协议，比如CGI、FastCGI、Python的WSGI，Java的Servlet等等。

我们以最古老和简单的CGI(Common Gateway Interface)为例rfc3875。

CGI的工作原理非常简单，业务系统是一个简单的可执行二进制或脚本文件，当请求到来，Web服务器fork子进程执行这个可执行程序，请求数据通过Stdin和环境变量传入，然后接受子进程执行结果的Stdout，最后将结果装入HTTP响应报文返回给客户端。

Browser <—HTTP协议—> Web Server <—CGI—> exec(get_user.py, env,stdin, stdout)

将我们上面的程序封装成CGI Web程序大概这样子。

def get_user_info(user_id):
	user = db.query("select * from user where id=?",user_id)
	return {
		"result": user
	}

# 从环境变量获取请求参数
query_string = get_env("QUERY_STRING")

uid = get_args_from_query(query_string)

# 执行业务逻辑查找用户
user = get_user_info(uid)

# 输出用户数据到stdout
import json
print ("Content-type:application/json")
print ()
print(json.dumps({
     "result":user
 }))

在Ubuntu下以Apache2和Python为例，做一个CGI的例子。

为什么不用Nginx?因为Nginx默认模块不支持CGI了，写本文时候也想用Nginx，发现怪麻烦的。

启用CGI模块

/etc/apache2/mods-enabled
ln -s ../mods-available/cgid.load .
ln -s ../mods-available/cgid.conf .

配置Vhost和CGI脚本路径

# 基于default修改
<VirtualHost *:80>
        ServerAdmin webmaster@localhost
        DocumentRoot /home/www/play

        ErrorLog ${APACHE_LOG_DIR}/error.log
        CustomLog ${APACHE_LOG_DIR}/access.log combined

<IfModule mod_alias.c> # 添加cgi模块
        <IfModule mod_cgi.c>
                Define ENABLE_USR_LIB_CGI_BIN
        </IfModule>

        <IfModule mod_cgid.c>
                Define ENABLE_USR_LIB_CGI_BIN
        </IfModule>

        <IfDefine ENABLE_USR_LIB_CGI_BIN>
                ScriptAlias /cgi-bin/ /home/www/play/cgi-bin/ # cgi脚本路径
                <Directory "/home/www/play/cgi-bin">
                        AllowOverride None
                        Options +ExecCGI -MultiViews +SymLinksIfOwnerMatch
                        Require all granted
                        AddHandler cgi-script .cgi .py .sh # 配置cgi脚本后缀
                </Directory>
        </IfDefine>
</IfModule>

</VirtualHost>

CGI脚本/home/www/play/cgi-bin/index.py

#!/compiler/miniconda3/bin/python

import json
print ("Content-type:application/json")
print ()
print(json.dumps({
    "result":"hello cgi"
}))

访问测试

curl -v http://127.0.0.1/cgi-bin/index.py

< HTTP/1.1 200 OK
< Date: Sun, 29 Aug 2021 03:45:33 GMT
< Server: Apache/2.4.29 (Ubuntu)
< Transfer-Encoding: chunked
< Content-Type: application/json
<
{"result": "hello cgi"}

Web框架

掌握了Web程序整个工作流程，学习Web框架便会轻松很多。框架应该是加速我们实现业务系统的工具，而不是什么难学的技术。

在上面例子中我们，手动处理了很多输入与输出

# 从环境变量获取请求参数
query_string = get_env("QUERY_STRING")

...

# 输出用户数据到stdout
import json
print ("Content-type:application/json")
print ()
print(json.dumps({
     "result":user
 }))

假设现在有一个框架think,也许代码便写成了这样

from think import controller

@controller
def get_user_info(user_id):
	user = db.query("select * from user where id=?",user_id)
	return {
		"result": user
	}

框架帮我们处理了所有对接CGI协议的工作，实际上，目前流行的框架也确实工作在应用网关协议这一层。

总结

画一个点技能的路线图：

Browser  <—    HTTP协议  —>     Web Server         <—        应用网关协议          —>     业务系统(PHP，Python，Java...)
    |                   |                              |                                     |                                              |
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