Django 框架簡(jiǎn)介

你好，歡迎來(lái)到這門《Django 框架》教程，這個(gè)教程會(huì)帶你學(xué)習(xí) Python 著名的 Web 開發(fā)框架 Django。這節(jié)課我們會(huì)詳細(xì)介紹 Django 框架的發(fā)展歷程以及 Django 框架的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)其他 Web 開發(fā)框架做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比。有的同學(xué)可能只學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)語(yǔ)法，對(duì)框架的概念不太了解，不用擔(dān)心，你可以先看一下這篇文章，對(duì) Django 框架有一個(gè)大致的了解，后面的小節(jié)我們對(duì) “什么是框架？” 做了詳細(xì)的闡述。

1. MVC 與 MTV 介紹

在 Web 框架中，架構(gòu)模式是其一個(gè)重要的特點(diǎn)，往往一個(gè) Web 框架會(huì)在設(shè)計(jì)之初選定好一種架構(gòu)模式，然后開始該模式設(shè)計(jì)和編寫相關(guān)代碼，而 Django 則是基于 MTV 架構(gòu)的模式 。

另一種流行的架構(gòu)模式為 MVC，它在 Java Web 框架中非常流行。MVC 全稱 Model View Controller，即模型 - 視圖 - 控制器。MTV 的全稱是 Model Templates View，即模型 - 模板 - 視圖。MTV 中的名詞解釋如下：

• 模型：在程序中用于處理數(shù)據(jù)邏輯的部分，大部分情況下是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的增刪改查的操作；
• 視圖：該層包含存取模型及調(diào)取恰當(dāng)模板的相關(guān)邏輯。用于封裝負(fù)責(zé)處理用戶請(qǐng)求及返回響應(yīng)的邏輯；
• 模板 ：用于處理用戶顯示部分的內(nèi)容，和 MVC 中的 V 是一樣的，通過 HTML 展示。它使用模板方法可以動(dòng)態(tài)地生成 HTML。模板包含所需 HTML 輸出的靜態(tài)部分，以及一些特殊的語(yǔ)法，描述如何將動(dòng)態(tài)內(nèi)容插入。

MTV 和 MVC 模式并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，都是為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的解耦，只是定義上有些不同。在 MTV 模式的 Web 框架中，沒有 Controll 層，這個(gè)是由框架內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，我們需要做的就是將 URL 對(duì)應(yīng)到視圖即可，通過這樣的 URL 配置，系統(tǒng)將一個(gè)請(qǐng)求發(fā)送到一個(gè)合適的視圖進(jìn)行處理。在 Django 框架中就實(shí)現(xiàn)了這樣一個(gè) URL 分發(fā)器，它幫助分發(fā) URL 請(qǐng)求到對(duì)應(yīng)的視圖。

2. Django 框架介紹

首先來(lái)看看 Django 誕生的過程：

Django 是從真實(shí)世界的應(yīng)用中成長(zhǎng)起來(lái)的，它是由堪薩斯（Kansas）州 Lawrence 城中的一個(gè) 網(wǎng)絡(luò)開發(fā)小組編寫的。 它誕生于 2003 年秋天，那時(shí) Lawrence Journal-World 報(bào)紙的程序員 Adrian Holovaty 和 Simon Willison 開始用 Python 來(lái)編寫程序。當(dāng)時(shí)他們的 World Online 小組制作并維護(hù)當(dāng)?shù)氐膸讉€(gè)新聞?wù)军c(diǎn)，并在以新聞界特有的快節(jié)奏開發(fā)環(huán)境中逐漸發(fā)展。這些站點(diǎn)包括有 LJWorld.com、Lawrence.com 和 KUsports.com， 記者（或管理層） 要求增加的特征或整個(gè)程序都能在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)快速地被建立，這些時(shí)間通常只有幾天或幾個(gè)小時(shí)。 因此，Adrian 和 Simon 開發(fā)了一種節(jié)省時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)框架， 這是在截止時(shí)間前能完成程序的唯一途徑。2005 年的夏天，當(dāng)這個(gè)框架開發(fā)完成時(shí)，它已經(jīng)用來(lái)制作了很多個(gè) World Online 的站點(diǎn)。 當(dāng)時(shí) World Online 小組中的 Jacob Kaplan-Moss 決定把這個(gè)框架發(fā)布為一個(gè)開源軟件，于是 Django 正式出現(xiàn)在大眾眼前，并且得到了快速發(fā)展，原來(lái)的 World Online 的兩個(gè)開發(fā)者（Adrian and Jacob）仍然掌握著 Django，但是其發(fā)展方向受社區(qū)團(tuán)隊(duì)的影響更大。

Django 基于 MTV 模式，其框架示意圖如下：

Django 框架的核心組件有：

• 用于創(chuàng)建模型的對(duì)象關(guān)系映射（ORM）；

• 基于正則表達(dá)式的 URL 分發(fā)器；

• 視圖系統(tǒng)，用于處理 URL 請(qǐng)求；

• 模板系統(tǒng)，用于將模板文件轉(zhuǎn)換成 HTML 文件，并在瀏覽器上顯示；

• 緩存系統(tǒng)，并提供多種緩存方式。

除此之外 Django 框架中還包括如下功能：

• 輕量級(jí)的、獨(dú)立的 Web 服務(wù)器，用于開發(fā)和測(cè)試；

• 表單序列化及驗(yàn)證系統(tǒng) （Form），用于 HTML 表單和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換；

• 中間過濾組件，允許對(duì)請(qǐng)求處理的各個(gè)階段進(jìn)行干涉；

• 序列化系統(tǒng)，能夠生成或讀取采用 XML 或 JSON 表示的 Django 模型實(shí)例。

此外，Django 還內(nèi)置了許多有用的應(yīng)用，比如一個(gè)可擴(kuò)展的認(rèn)證系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)站點(diǎn)管理頁(yè)面等等。Django 前身就是在線新聞?wù)军c(diǎn)，因此它是非常適合做 Web 站點(diǎn)開發(fā)的。

3. Django 的主要版本

到目前為止，Django 已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)大的版本，迭代速度之快，令人不得不佩服。不過目前最新的 3.0 版本于 19 年 12 月發(fā)布，還處于快速迭代中，不推薦一開始生產(chǎn)環(huán)境就使用 3.0。下面我們簡(jiǎn)單介紹下 Django 的 1.0 和 2.0 版本之間的主要差別：

支持的 Python 版本：這大概是 Django 1.0 和 2.0 之間一個(gè)最明顯的差別了。參考訪問文檔，如下：

可以看到，Django 2.0 之后不再支持 Python 2，甚至 Python 3 的低版本。目前來(lái)看，Python 3 已經(jīng)成了主流，也希望初學(xué)者一開始就使用 Python 3 進(jìn)行編程，不用再糾結(jié)使用 Python 2 還是 Python 3。

• Django 2 相比 Django 1 簡(jiǎn)化了 URL 路由語(yǔ)法 以及移動(dòng)友好的 contrib.admin；

• 當(dāng)然，更多的是模塊功能代碼上的優(yōu)化和調(diào)整，更多變動(dòng)細(xì)節(jié)可以參考這個(gè)地址。

最后，我們來(lái)看看新發(fā)布的 Django 3.0 相比 Django 2.0 又有哪些新特點(diǎn)呢？

• 支持 MariaDB Django 現(xiàn)在官方支持 MariaDB 10.1 及以上版本；

• 支持 ASGI Django 3.0 已經(jīng)完全支持 async 應(yīng)用了，并提供了部署異步應(yīng)用的說明；

• 在 PostgreSQL 上支持 ExclusionConstraint；

• Filter 表達(dá)式；

• model field 的 choices 屬性現(xiàn)在支持自定義枚舉類型；

• 一些小變更，就不一一列舉了，大家可以參考官方的 release 信息。

總而言之，Django 1.0 已經(jīng)逐漸退出歷史舞臺(tái)，2.0 版本是主流，3.0 則是未來(lái)。

4. Django 框架優(yōu)缺點(diǎn)

Django 框架作為一個(gè)流行的 Web 框架，其優(yōu)勢(shì)如下：

• 功能完善，文檔手冊(cè)豐富，可以說是應(yīng)有盡有。而且自帶大量常用工具和底層封裝；

• 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問組件：開發(fā)者可以無(wú)差別使用各種數(shù)據(jù)庫(kù)，如 SQLite、MySQL 和 oracle 等幾乎所有的主流數(shù)據(jù)庫(kù)；

• 靈活的 URL 映射：Django 使用正則表達(dá)式管理 URL 映射，靈活性高

• 豐富的 Template 模板語(yǔ)言：類似 jinjia 模板語(yǔ)言，不但原生功能豐富，還可以自定義模板標(biāo)簽；

• 自帶后臺(tái)管理系統(tǒng) admin：只需要通過簡(jiǎn)單的幾行配置和代碼就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的后臺(tái)數(shù)據(jù)管理控制平臺(tái)；

• 完整的錯(cuò)誤信息提示：在開發(fā)調(diào)試過程中如果出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤或者異常，Django 可以提供非常完整的錯(cuò)誤信息幫助定位問題；

• 豐富的 Django 插件市場(chǎng)：基于 Django 開發(fā)的第三方插件眾多，簡(jiǎn)化站點(diǎn)開發(fā)的方方面面，比如實(shí)現(xiàn)更為強(qiáng)大的認(rèn)證系統(tǒng)、更為優(yōu)雅的 API 接口設(shè)計(jì)、更為精準(zhǔn)的調(diào)試插件等等。典型代表有 Django Rest Framework 等；

• 代碼開源，社區(qū)活躍度高：遇到問題可以在社區(qū)求助或者直接學(xué)習(xí)源碼定位問題。

但是作為一個(gè)大而全的 Web 框架，它的缺點(diǎn)也是十分明顯的：

• 框架龐大，不夠精簡(jiǎn)、捆綁的內(nèi)容太多。Flask 正好相反，它是一個(gè)精簡(jiǎn)的微服務(wù)框架，除了 Flask 核心之外，幾乎沒有什么額外的代碼。正是捆綁的東西太多，封裝過度導(dǎo)致 Django 內(nèi)部模塊之間相互關(guān)聯(lián)，耦合度高，不利于改造；

• Django 在異步通信方面做得不好。最近發(fā)布的 3.0 版本中似乎加入了異步通信功能，但仍然處于初級(jí)開發(fā)階段。相比之下 Tornado 框架是異步通信功能做得最好的，通常被稱為高性能的 Web 框架。

5. 其他的 Python Web 框架介紹

5.1 Flask

和 Django 直接競(jìng)爭(zhēng)的 Web 框架莫過于 Flask 和 Tornado 了。Flask 是除了 Django 之外另一個(gè)流行的 Python Web 框架。Flask 的設(shè)計(jì)哲學(xué)和 Django 恰恰相反，它不會(huì)替開發(fā)者做選擇，有且只有一個(gè)核心的模塊，因此沒有過多的額外功能。

Flask 可以被稱為一個(gè)微框架，服務(wù)的更多功能會(huì)由開發(fā)者自行選擇的插件提供。因此，F(xiàn)lask 的強(qiáng)大第三方市場(chǎng)也使得其與 Django 能在正面上產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。其在 GitHub 上的關(guān)注度和社區(qū)活躍度與 Django 類似，這也表明越來(lái)越多的開發(fā)者正在關(guān)注著 Flask。Flask 起步比較晚，社區(qū)和生態(tài)不如 Django 那樣完善，此外它不如 Django 那樣對(duì)初學(xué)者友好，學(xué)習(xí)成本相比 Django 要高。

5.2 Tornado

Tornado 與現(xiàn)代主流的 Web 服務(wù)器框架有著明顯的區(qū)別：它是非阻塞式的服務(wù)器，速度相當(dāng)快。這得益于其非阻塞的方式和對(duì) epoll 的運(yùn)用。Tornado 可以處理數(shù)以千計(jì)的連接，對(duì)于實(shí)時(shí) Web 來(lái)說 Tornado 確實(shí)是一個(gè)理想的 Web 框架。但是 Tornado 只適合特定場(chǎng)景的 Web 開發(fā)， 它沒有 ORM，也沒有 Session 支持，框架中復(fù)用的模塊非常少，因此用它開發(fā) Web 服務(wù)時(shí)，很多功能需要自己定制和編寫，開發(fā)速度會(huì)比較慢，使用成本高。

6. 本課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

本課程的學(xué)習(xí)除了介紹 Django 框架的基本使用外，后面很多時(shí)候我會(huì)帶領(lǐng)大家進(jìn)入 Django 框架的源碼進(jìn)行學(xué)習(xí)，Django 框架的源碼其實(shí)并不是非常復(fù)雜，有時(shí)候也會(huì)有寫的很簡(jiǎn)單的部分，我會(huì)盡量簡(jiǎn)化代碼帶領(lǐng)大家更深入地學(xué)習(xí) Django 框架。因此，為了學(xué)好這門課程，我們需要掌握以下幾個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)：

• 前端基礎(chǔ)：包括 HTML/CSS，JS 代碼寫的會(huì)比較少，但是作為一個(gè) Web 服務(wù)開發(fā)者，JS 基礎(chǔ)是必要的；

• Python 基礎(chǔ)：掌握基本的 Python 編程知識(shí)，然后深入了解一些關(guān)于魔法函數(shù)的知識(shí)，這在 Django 的源碼中會(huì)經(jīng)常用到；

• 英文基礎(chǔ)：官網(wǎng)文檔對(duì) Django 有著非常詳細(xì)的描述，幾乎所有的教材、專欄以及個(gè)人寫的博客，包括本專欄都會(huì)大量參考官方文檔，這是最權(quán)威的 Django 資料。希望本課程學(xué)習(xí)完畢后，你也能繼續(xù)到官方網(wǎng)站上繼續(xù)學(xué)習(xí)并閱讀最新的手冊(cè)。只有不斷地學(xué)習(xí)，不斷地翻看和調(diào)試源碼，不斷實(shí)踐，最后才能成為精通 Django 的開發(fā)者。

7. 小結(jié)

本小節(jié)中，我們?cè)敿?xì)介紹了 Django 框架以及其提供的功能，然后對(duì)比分析 Django 框架的優(yōu)缺點(diǎn)。最后介紹了其他的 Python Web 框架并同 Django 進(jìn)行了對(duì)比。