Django运行方式及处理流程总结

学了django有一段时间了，也没深入了解过它内部的实现，正好看到一篇介绍django运行原理的，有图有代码，深度好文，值得收藏。
                         -- xxmcf 2015.09.28 22:29
原文链接: 

之前在网上看过一些介绍Django处理请求的流程和Django源码结构的文章，觉得了解一下这些内容对开发Django项目还是很有帮助的。所以，我按照自己的逻辑总结了一下Django项目的运行方式和对Request的基本处理流程。


一、Django的运行方式

运行Django项目的方法很多，这里主要介绍一下常用的方法。一种是在开发和调试中经常用到runserver方法，使用Django自己的web server；另外一种就是使用fastcgi，uWSGIt等协议运行Django项目，这里以uWSGIt为例。

1、runserver方法

runserver方法是调试Django时经常用到的运行方式，它使用Django自带的WSGI Server运行，主要在测试和开发中使用，使用方法如下：

 

[python] view plain copy
  1. Usage: manage.py runserver [options] [optional port number, or ipaddr:port]  
  2. # python manager.py runserver    # default port is 8000  
  3. # python manager.py runserver 8080  
  4. # python manager.py runserver 127.0.0.1:9090  

看一下manager.py的源码，你会发现上面的命令其实是通过Django的execute_from_command_line方法执行了内部实现的runserver命令，那么现在看一下runserver具体做了什么。。

    1). 解析参数，并通过django.core.servers.basehttp.get_internal_wsgi_application方法获取wsgi handler;

    2). 根据ip_address和port生成一个WSGIServer对象，接受用户请求

 

[python] view plain copy
  1. def get_internal_wsgi_application():  
  2.     """ 
  3.     Loads and returns the WSGI application as configured by the user in 
  4.     ``settings.WSGI_APPLICATION``. With the default ``startproject`` layout, 
  5.     this will be the ``application`` object in ``projectname/wsgi.py``. 
  6.   
  7.     This function, and the ``WSGI_APPLICATION`` setting itself, are only useful 
  8.     for Django's internal servers (runserver, runfcgi); external WSGI servers 
  9.     should just be configured to point to the correct application object 
  10.     directly. 
  11.   
  12.     If settings.WSGI_APPLICATION is not set (is ``None``), we just return 
  13.     whatever ``django.core.wsgi.get_wsgi_application`` returns. 
  14.   
  15.     """  
  16.     from django.conf import settings  
  17.     app_path = getattr(settings, 'WSGI_APPLICATION')  
  18.     if app_path is None:  
  19.         return get_wsgi_application()  
  20.    
  21.     return import_by_path(  
  22.         app_path,  
  23.         error_prefix="WSGI application '%s' could not be loaded; " % app_path  
  24.     )  

通过上面的代码我们可以知道，Django会先根据settings中的WSGI_APPLICATION来获取handler；在创建project的时候，Django会默认创建一个wsgi.py文件，而settings中的WSGI_APPLICATION配置也会默认指向这个文件。看一下这个wsgi.py文件，其实它也和上面的逻辑一样，最终调用get_wsgi_application实现。


2、uWSGI方法

uWSGI+Nginx的方法是现在最常见的在生产环境中运行Django的方法，本人的博客也是使用这种方法运行，要了解这种方法，首先要了解一下WSGI和uWSGI协议。

WSGI，全称Web Server Gateway Interface，或者Python Web Server Gateway Interface，是为Python语言定义的Web服务器和Web应用程序或框架之间的一种简单而通用的接口，基于现存的CGI标准而设计的。WSGI其实就是一个网关(Gateway)，其作用就是在协议之间进行转换。(PS: 这里只对WSGI做简单介绍，想要了解更多的内容可自行搜索)

uWSGI是一个Web服务器，它实现了WSGI协议、uwsgi、http等协议。注意uwsgi是一种通信协议，而uWSGI是实现uwsgi协议和WSGI协议的Web服务器。uWSGI具有超快的性能、低内存占用和多app管理等优点。以我的博客为例，uWSGI的xml配置如下：

uwsgi>  

  •     <!-- 端口 -->  
  •     <socket>:7600</socket>  
  •     <stats>:40000</stats>  
  •     <!-- 系统环境变量 -->  
  •     <env>DJANGO_SETTINGS_MODULE=geek_blog.settings</env>  
  •     <!-- 指定的python WSGI模块 -->  
  •     <module>django.core.handlers.wsgi:WSGIHandler()</module>  
  •     <processes>6</processes>  
  •     <master />  
  •     <master-as-root />  
  •     <!-- 超时设置 -->  
  •     <harakiri>60</harakiri>  
  •     <harakiri-verbose/>  
  •     <daemonize>/var/app/log/blog/uwsgi.log</daemonize>  
  •     <!-- socket的监听队列大小 -->  
  •     <listen>32768</listen>  
  •     <!-- 内部超时时间 -->  
  •     <socket-timeout>60</socket-timeout>  
  • </uwsgi>  


  • uwsgi --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这里说明了，网上教程很多，需要的可以自行搜索。


二、HTTP请求处理流程

Django和其他Web框架一样，HTTP的处理流程基本类似：接受request，返回response内容。Django的具体处理流程大致如下图所示：

1、加载project settings

创建WSGIServer之前会执行下面的引用：

 

[python] view plain copy
  1. from django.conf import settings  


上面引用在执行时，会读取os.environ中的DJANGO_SETTINGS_MODULE配置，加载项目配置文件，生成settings对象。所以，在manager.py文件中你可以看到，在获取WSGIServer之前，会先将project的settings路径加到os路径中。

2、创建WSGIServer

 

 

[python] view plain copy
  1. def run(addr, port, wsgi_handler, ipv6=False, threading=False):  
  2.     server_address = (addr, port)  
  3.     if threading:  
  4.         httpd_cls = type(str('WSGIServer'), (socketserver.ThreadingMixIn, WSGIServer), {})  
  5.     else:  
  6.         httpd_cls = WSGIServer  
  7.     httpd = httpd_cls(server_address, WSGIRequestHandler, ipv6=ipv6)  
  8.     # Sets the callable application as the WSGI application that will receive requests  
  9.     httpd.set_app(wsgi_handler)  
  10.     httpd.serve_forever()  


其中，WSGIServer继承自wsgiref.simple_server.WSGIServer，而WSGIRequestHandler继承自wsgiref.simple_server.WSGIRequestHandler，wsgiref是Python标准库给出的WSGI的参考实现。其源码可自行到wsgiref参看，这里不再细说。

3、处理Request

第二步中说到的application，在Django中一般是django.core.handlers.wsgi.WSGIHandler对象，WSGIHandler继承自django.core.handlers.base.BaseHandler，这个是Django处理request的核心逻辑，它会创建一个WSGIRequest实例，而WSGIRequest是从http.HttpRequest继承而来

4、返回Response

上面提到的BaseHandler中有个get_response方法，该方法会先加载Django项目的ROOT_URLCONF，然后根据url规则找到对应的view方法(类)，view逻辑会根据request实例生成并返回具体的response。

在Django返回结果之后，第二步中提到wsgiref.handlers.BaseHandler.run方法会调用finish_response结束请求，并将内容返回给用户。

三、Django处理Request的详细流程

Django流程图1

Django流程图2

    1. 用户通过浏览器请求一个页面

    2. 请求到达Request Middlewares，中间件对request做一些预处理或者直接response请求

    3. URLConf通过urls.py文件和请求的URL找到相应的View

    4. View Middlewares被访问，它同样可以对request做一些处理或者直接返回response

    5. 调用View中的函数

    6. View中的方法可以选择性的通过Models访问底层的数据

    7. 所有的Model-to-DB的交互都是通过manager完成的

    8. 如果需要，Views可以使用一个特殊的Context

    9. Context被传给Template用来生成页面

    a. Template使用Filters和Tags去渲染输出

    b. 输出被返回到View

    c. HTTPResponse被发送到Response Middlewares

    d. 任何Response Middlewares都可以丰富response或者返回一个完全不同的response

    e. Response返回到浏览器，呈现给用户

1、Middleware(中间件)

Middleware是在Django BaseHandler的load_middleware方法执行时加载的，加载之后会建立四个列表作为处理器的实例变量：

    _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

 

[python] view plain copy
  1. MIDDLEWARE_CLASSES = (  
  2.     'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware',  
  3.     'django.middleware.common.CommonMiddleware',  
  4.     'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',  
  5.     'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',  
  6.     'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',  
  7.     'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',  
  8.     'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',  
  9.     'django.middleware.locale.LocaleMiddleware',  
  10.     'geek_blog.middlewares.MobileDetectionMiddleware',    # 自定义的Middleware  
  11. )  

Django项目的安装并不强制要求任何中间件，如果你愿意，MIDDLEWARE_CLASSES可以为空。中间件出现的顺序非常重要：在request和view的处理阶段，Django按照MIDDLEWARE_CLASSES中出现的顺序来应用中间件，而在response和exception异常处理阶段，Django则按逆序来调用它们。也就是说，Django将MIDDLEWARE_CLASSES视为view函数外层的顺序包装子：在request阶段按顺序从上到下穿过，而在response则反过来。以下两张图可以更好地帮助你理解：

Django Middleware流程1

Django Middleware流程图2

2、URLConf(URL映射)

第一个匹配的view。

DjangoBook了解。

3、Template(模板)


uWSGI Web服务器介绍

wsgiref源码分析

用Python写一个简单的Web框架

Django 结构及处理流程分析

PS: 以上代码和内容都是基于Django 1.6.5版本，其他版本可能与其不同，请参考阅读。

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人生当自勉，学习需坚持。从这一刻开始，我依旧是我，只是心境再不同。不论今后的路如何，我都会在心底默默鼓励自己，坚持不懈，等待那一场破茧的美丽。
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