Flask的核心机制!关于请求处理流程和上下文

学习一样东西不能只停留在表面,我们要探索其中的细节,学习作者的编程思想,这样才能更进一步。

关于WSGI

WSGI(全称Web Server Gateway Interface),是为 Python 语言定义的Web服务器Web应用程序之间的一种简单而通用的接口,它封装了接受HTTP请求解析HTTP请求发送HTTP响应等等的这些底层的代码和操作,使开发者可以高效的编写Web应用。

一个简单的使用WSGI的App例子:

def application(environ, start_response): 
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')]) 
    return [b'<h1>Hello, I Am WSGI!</h1>']
  • environ: 一个包含全部HTTP请求信息的字典,由WSGI Server解包HTTP请求生成。
  • start_response: 一个WSGI Server提供的函数,调用可以发送响应的状态码和HTTP报文头, 函数在返回前必须调用一次start_response()
  • application()应当返回一个可以迭代的对象(HTTP正文)。
  • application()函数由WSGI Server直接调用和提供参数。
  • Python内置了一个WSGIREFWSGI Server,不过性能不是很好,一般只用在开发环境。可以选择其他的如Gunicorn
WSGI Server 和 App交互图

Flask的上下文对象

Flask有两种Context(上下文),分别是

  • RequestContext 请求上下文
  • Request 请求的对象,封装了Http请求(environ)的内容
  • Session 根据请求中的cookie,重新载入该访问者相关的会话信息。
  • AppContext 程序上下文
  • g 处理请求时用作临时存储的对象。每次请求都会重设这个变量
  • current_app 当前激活程序的程序实例

生命周期:

  • current_app的生命周期最长,只要当前程序实例还在运行,都不会失效。
  • Requestg的生命周期为一次请求期间,当请求处理完成后,生命周期也就完结了
  • Session就是传统意义上的session了。只要它还未失效(用户未关闭浏览器、没有超过设定的失效时间),那么不同的请求会共用同样的session。

Flask处理流程

Flask处理请求流程
  • 第一步:创建上下文
    Flask根据WSGI Server封装的请求等的信息(environ)新建RequestContext对象AppContext对象
# 声明对象
# LocalStack  LocalProxy 都由Werkzeug提供
# 我们不深究他的细节,那又是另外一个故事了,我们只需知道他的作用就行了
# LocalStack 是栈结构,可以将对象推入、弹出
# 也可以快速拿到栈顶对象。当然,所有的修改都只在本线程可见。
_request_ctx_stack = LocalStack()
_app_ctx_stack = LocalStack()
# 如果调用一个LocalStack实例, 能返回一个 LocalProxy 对象
# 这个对象始终指向 这个LocalStack实例的栈顶元素。
# 如果栈顶元素不存在,访问这个 LocalProxy 的时候会抛出 RuntimeError异常
# LocalProxy对象你只需暂时理解为栈里面的元素即可了
current_app = LocalProxy(_find_app)
request = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'request'))
session = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'session'))
g = LocalProxy(partial(_lookup_app_object, 'g'))
# RequestContext
class RequestContext(object):
    def __init__(self, app, environ, request=None):    
        self.app = app    
        if request is None:        
                request = app.request_class(environ)    
        self.request = request    
        self.url_adapter = app.create_url_adapter(self.request)    
        self.flashes = None    
        self.session = None
#AppContext
class AppContext(object):
    def __init__(self, app):    
        self.app = app    
        self.url_adapter = app.create_url_adapter(None)    
        self.g = app.app_ctx_globals_class()    
        self._refcnt = 0

这里需要注意的是,RequestContext在初始化的时候,当前Flask的实例作为参数被传进来。虽然每次的请求处理都会创建一个RequestContext对象,但是每一次传入的app参数却是同一个。通过这个机制,可以使得:

由同一个Flask实例所创建的RequestContext,其成员变量app都是同一个Flask实例对象 。实现了多个RequestContext对应同一个current_app 的目的。

  • 第二步:入栈
    RequestContext对象push进_request_ctx_stack里面。在这次请求期间,访问request对象session对象将指向这个栈的栈顶元素
class RequestContext(object):
    def push(self):   
        ....
        _app_ctx_stack.push(self)   
        appcontext_pushed.send(self.app)

AppContext对象push进_app_ctx_stack里面。在这次请求期间,访问g对象将指向这个栈的栈顶元素

class AppContext(object):
    def push(self):   
        ....
        _request_ctx_stack.push(self)
  • 第三步:请求分发
    response = self.full_dispatch_request()
    Flask将调用full_dispatch_request函数进行请求的分发,之所以不用给参数,是因为我们可以通过request对象获得这次请求的信息。full_dispatch_request将根据请求的url找到对应的蓝本里面的视图函数,并生成一个response对象。注意的是,在请求之外的时间,访问request对象是无效的,因为request对象依赖请求期间的_request_ctx_stack栈。

  • 第四步:上下文对象出栈
    这次HTTP的响应已经生成了,就不需要两个上下文对象了。分别将两个上下文对象出栈,为下一次的HTTP请求做出准备。

  • 第五步:响应WSGI
    调用Response对象,向WSGI Server返回其结果作为HTTP正文。Response对象是一个 可调用对象,当调用发生时,将首先执行WSGI服务器传入的start_response()函数 发送状态码和HTTP报文头。

最后附上Flask处理请求的wsgi_app函数

# environ: WSGI Server封装的HTTP请求信息
# start_response: WSGI Server提供的函数,调用可以发送状态码和HTTP报文头
def wsgi_app(self, environ, start_response):
    # 根据environ创建上下文
    ctx = self.request_context(environ)
    # 把当前的request context,app context绑定到当前的context
    ctx.push()
    error = None
    try:
        try:
            #根据请求的URL,分发请求,经过视图函数处理后返回响应对象
            response = self.full_dispatch_request()    
        except Exception as e:        
            error = e        
            response = self.make_response(self.handle_exception(e))   
        return response(environ, start_response)
    finally:   
        if self.should_ignore_error(error):        
          error = None    
       # 最后出栈
        ctx.auto_pop(error)

参考资料
汇智网:Flask框架-上下文对象 :Flask核心机制

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