CherryPy: 一个极简主义Python Web框架

胡景焕

2023-12-01

1 前言
2 SWGI(Web Server Gateway Interface)
3 特色与优势
4 Hello, World!
5 不同URL调用不同函数
6 带有参数的URL
7 处理表单
8 跟踪终端用户状态
9 支持静态内容(javascript,css,images)
10 支持REST(Representational State Transfer)
11 支持Ajax
12 支持数据存储
13 组织代码
14 后记
15 参考

1 前言

CherryPy 是一个极简主义风格的 Pythonic Web框架.

前段时间使用了下，用于接收VBA程序的HTTP(Hypertext Transfer Protocol)请求，这里做个学习笔记。

2 SWGI(`Web Server Gateway Interface`)

早期Python应用程序通常是为 CGI, FastCGI, mod_python 中的一个而设计，甚至是为特定Web服务器的自定义的API接口而设计.

SWGI 是Python专用的 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协议，是Python web程序开发的标准，具体查看 PEP 0333 内容(Python3.x 查看PEP 3333). WSGI是基于现存的CGI标准而设计.

常用的Python Web框架(兼容SWGI)有(http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Python_web_application_frameworks):

BlueBream
CherryPy
Django
Flask
Grok
Nagare
Nevow
Pyjamas
Pylons
Pyramid
Quixote
Spyce
TACTIC
Tornado
TurboGears
TwistedWeb
Webware
web.py
web2py
Zope

类似的，在其他语言进行Web开发也有相应的接口协议，如:

Rack – Ruby web server interface
PSGI – Perl Web Server Gateway Interface
SCGI – Simple Common Gateway Interface
JSGI – JavaScript web server gateway interface

3 特色与优势

可靠、兼容HTTP/1.1、支持WSGI线程池(thread-pooled)的Web服务器
同时运行多个HTTP服务器(通过不同端口)
为开发和部署提供强大的配置文件系统
灵活的插件系统
内置工具包括缓存、编码、会话、授权和静态内容等
可定制
内置性能分析和测试功能
可以运行在Python 2.5+, 3.1+, PyPy, Jython和Android等环境

4 Hello, World!

CherryPy 在设计风格方面，尽量的保持Pythonic，具有鲜明的Python风格；既可以作为一个Web框架，也可以作为一个普通模块使用。

一个简单的范例：

import cherrypy
class HelloWorld(object):
    def index(self):
        return "Hello World!"
    index.exposed = True
cherrypy.quickstart(HelloWorld())

或者:

import cherrypy
class HelloWorld(object):
    @cherrypy.expose
    def index(self):
        return "Hello World!"
cherrypy.quickstart(HelloWorld())

5 不同URL调用不同函数

import random
import string
import cherrypy
class StringGenerator(object):
    @cherrypy.expose
    def index(self):
        return "Hello world!"
    @cherrypy.expose
    def generate(self):
        return ''.join(random.sample(string.hexdigits, 8))
if __name__ == '__main__':
    cherrypy.quickstart(StringGenerator())

启动服务器后，函数 generate 对应处理的URL是 http://localhost:8080/generate ，对于URL:

http:// : 指明使用的协议是HTTP协议
localhost:8080 : 这是服务器地址
/generate: 这是URL的path

6 带有参数的URL

import random
import string
import cherrypy
class StringGenerator(object):
    @cherrypy.expose
    def index(self):
        return "Hello world!"
    @cherrypy.expose
    def generate(self, length=8, prefix=""):
        return preix + ''.join(random.sample(string.hexdigits, int(length)))
if __name__ == '__main__':
    cherrypy.quickstart(StringGenerator())

对应的URL是 http://localhost:8080/generate?length=16&prefix=Return, 在 ? 之后的叫 query_string, 会被解析成 (key,value) 形式,用 & 分隔。

7 处理表单

import random
import string
import cherrypy
class StringGenerator(object):
    @cherrypy.expose
    def index(self):
        return """<html>
          <head></head>
          <body>
            <form method="get" action="generate">
              <input type="text" value="8" name="length" />
              <button type="submit">Give it now!</button>
            </form>
          </body>
        </html>"""
    @cherrypy.expose
    def generate(self, length=8):
        return ''.join(random.sample(string.hexdigits, int(length)))
if __name__ == '__main__':
    cherrypy.quickstart(StringGenerator())

会将表单 GET 动作会被解析为 query-string (key, value)对 ，然后调用对应的函数。

8 跟踪终端用户状态

import random
import string
import cherrypy
class StringGenerator(object):
   @cherrypy.expose
   def index(self):
       return """<html>
         <head></head>
     <body>
       <form method="get" action="generate">
         <input type="text" value="8" name="length" />
             <button type="submit">Give it now!</button>
       </form>
     </body>
   </html>"""
   @cherrypy.expose
   def generate(self, length=8):
       some_string = ''.join(random.sample(string.hexdigits, int(length)))
       cherrypy.session['mystring'] = some_string
       return some_string
   @cherrypy.expose
   def display(self):
       return cherrypy.session['mystring']
if __name__ == '__main__':
    conf = {
        '/': {
            'tools.sessions.on': True
        }
    }
    cherrypy.quickstart(StringGenerator(), '/', conf)

通过提供 配置文件 激活 会话功能 ，从而跟踪用户状态，对于 cherrypy.quickstart:

quickstart(root=None, script_name='', config=None) : Mount the given root, start the builtin server (and engine), then block.
root: 用于接受/处理HTTP请求的类的实例
script_name: 一个表示挂载点的字符串，应该以 / 开头并不可以以 / 结束
config: 一个作为配置文件的dict结构

9 支持静态内容(javascript,css,images)

创建文件 : ./public/css/style.css, 不需要创建 ./static

import os, os.path
 import random
 import string
 import cherrypy
 class StringGenerator(object):
    @cherrypy.expose
    def index(self):
        return """<html>
          <head>
            <link href="http://lesliezhu.github.com/static/css/style.css" rel="stylesheet">
          </head>
      <body>
        <form method="get" action="generate">
          <input type="text" value="8" name="length" />
              <button type="submit">Give it now!</button>
        </form>
      </body>
    </html>"""
    @cherrypy.expose
    def generate(self, length=8):
        some_string = ''.join(random.sample(string.hexdigits, int(length)))
        cherrypy.session['mystring'] = some_string
        return some_string
    @cherrypy.expose
    def display(self):
        return cherrypy.session['mystring']
 if __name__ == '__main__':
     conf = {
         '/': {
             'tools.sessions.on': True,
             'tools.staticdir.root': os.path.abspath(os.getcwd())
         },
         '/static': {
             'tools.staticdir.on': True,
             'tools.staticdir.dir': './public'
         }
     }
     cherrypy.quickstart(StringGenerator(), '/', conf)

对于静态内容，处于安全考虑，进行了一个映射，将 /static 变成了 /public ，这样用户就只能访问web服务器访问的静态内容，无法访问其他文件，因为不知道实际的路径。

如果没有设置映射， cherrypy会检查，如:

CherryPy Checker:
tools.staticdir.dir is not set.
section: [/static]
root: '/path/to/cherrypy'
dir: None

10 支持REST(Representational State Transfer)

目前在三种主流的Web服务实现方案中，因为 REST模式 与复杂的 SOAP 和 XML-RPC 相比更加简洁，越来越多的web服务开始采用REST风格设计和实现。

REST是 设计风格 而不是标准。REST通常基于使用HTTP，URI，和XML以及HTML这些现有的广泛流行的协议和标准：

资源是由URI来指定。
对资源的操作包括获取、创建、修改和删除资源，这些操作正好对应HTTP协议提供的 GET 、 POST、 PUT 和 DELETE 方法。
通过操作资源的表现形式来操作资源。
资源的表现形式则是XML或者HTML，取决于读者是机器还是人，是消费web服务的客户软件还是web浏览器。当然也可以是任何其他的格式。

REST 是 含状态传输 ，应该注意区别应用的状态和连接协议的状态。HTTP连接是 无状态 的（也就是不记录每个连接的信息），而REST传输会包含 应用的所有状态 信息，因此可以大幅降低对HTTP连接的 重复请求资源消耗。

举例:

import random
import string
import cherrypy
class StringGeneratorWebService(object):
    exposed = True
    @cherrypy.tools.accept(media='text/plain')
    def GET(self):
        return cherrypy.session['mystring']
    def POST(self, length=8):
        some_string = ''.join(random.sample(string.hexdigits, int(length)))
        cherrypy.session['mystring'] = some_string
        return some_string
    def PUT(self, another_string):
        cherrypy.session['mystring'] = another_string
    def DELETE(self):
        cherrypy.session.pop('mystring', None)
if __name__ == '__main__':
    conf = {
        '/': {
            'request.dispatch': cherrypy.dispatch.MethodDispatcher(),
            'tools.sessions.on': True,
            'tools.response_headers.on': True,
            'tools.response_headers.headers': [('Content-Type', 'text/plain')],
        }
    }
    cherrypy.quickstart(StringGeneratorWebService(), '/', conf)

一方面，通过 exposed = True 来一次性设置，并且不在是进行 函数匹配 的方式进行工作，在配置里面设置了 cherrypy.dispatch.MethodDispatcher 。

另外，为了测试效果，不再使用浏览器，而是使用 requests 模块:

$ pip install requests
$ python
>>> import requests
>>> s = requests.Session()
>>> r = s.get('http://127.0.0.1:8080/')
>>> r.status_code
500
>>> r = s.post('http://127.0.0.1:8080/')
>>> r.status_code, r.text
(200, u'04A92138')
>>> r = s.get('http://127.0.0.1:8080/')
>>> r.status_code, r.text
(200, u'04A92138')
>>> r = s.get('http://127.0.0.1:8080/', headers={'Accept': 'application/json'})
>>> r.status_code
406
>>> r = s.put('http://127.0.0.1:8080/', params={'another_string': 'hello'})
>>> r = s.get('http://127.0.0.1:8080/')
>>> r.status_code, r.text
(200, u'hello')
>>> r = s.delete('http://127.0.0.1:8080/')
>>> r = s.get('http://127.0.0.1:8080/')
>>> r.status_code
500

11 支持Ajax

近年来，web程序已经不再满足于 提交HTML表单，然后刷新整个页面 的工作方式，而是在客户端程序里面决定需要刷新的部分资源，从而不需要从服务器端刷新 整个页面 ，提高性能，降低消耗。

一个使用 jQuery框架 的例子:

import os, os.path
import random
import string
import cherrypy
class StringGenerator(object):
   @cherrypy.expose
   def index(self):
       return file('index.html')
class StringGeneratorWebService(object):
    exposed = True
    @cherrypy.tools.accept(media='text/plain')
    def GET(self):
        return cherrypy.session['mystring']
    def POST(self, length=8):
        some_string = ''.join(random.sample(string.hexdigits, int(length)))
        cherrypy.session['mystring'] = some_string
        return some_string
    def PUT(self, another_string):
        cherrypy.session['mystring'] = another_string
    def DELETE(self):
        cherrypy.session.pop('mystring', None)
if __name__ == '__main__':
    conf = {
        '/': {
            'tools.sessions.on': True,
            'tools.staticdir.root': os.path.abspath(os.getcwd())
        },
        '/generator': {
            'request.dispatch': cherrypy.dispatch.MethodDispatcher(),
            'tools.response_headers.on': True,
            'tools.response_headers.headers': [('Content-Type', 'text/plain')],
        },
        '/static': {
            'tools.staticdir.on': True,
            'tools.staticdir.dir': './public'
        }
    }
    webapp = StringGenerator()
    webapp.generator = StringGeneratorWebService()
    cherrypy.quickstart(webapp, '/', conf)

这里看不出有什么区别，主要是 index.html 里面采用了 ajax :

<!DOCTYPE html>
<html>
   <head>
     <link href="http://lesliezhu.github.com/static/css/style.css" rel="stylesheet">
     <script src="http://code.jquery.com/jquery-2.0.3.min.js"></script>
     <script type="text/javascript">
       $(document).ready(function() {
         $("#generate-string").click(function(e) {
           $.post("/generator", {"length": $("input[name='length']").val()})
            .done(function(string) {
               $("#the-string").show();
               $("#the-string input").val(string);
            });
           e.preventDefault();
         });
         $("#replace-string").click(function(e) {
           $.ajax({
              type: "PUT",
              url: "/generator",
              data: {"another_string": $("#the-string").val()}
           })
           .done(function() {
              alert("Replaced!");
           });
           e.preventDefault();
         });
         $("#delete-string").click(function(e) {
           $.ajax({
              type: "DELETE",
              url: "/generator"
           })
           .done(function() {
              $("#the-string").hide();
           });
           e.preventDefault();
         });
       });
     </script>
   </head>
   <body>
     <input type="text" value="8" name="length" />
     <button id="generate-string">Give it now!</button>
     <div id="the-string">
         <input type="text" />
         <button id="replace-string">Replace</button>
         <button id="delete-string">Delete it</button>
     </div>
   </body>
</html>

通过 ajax ，对于指定的部分资源进行更新，其它元素不更新，这样整个页面就不需要反复刷新。

12 支持数据存储

会话信息 只能保持在内存中，如果要长期保存数据，可选的存储数据库:

relational: PostgreSQL, SQLite, MariaDB, Firebird
column-oriented: HBase, Cassandra
key-store: redis, memcached
document oriented: Couchdb, MongoDB
graph-oriented: neo4j

一个操作 sqlite关系数据库 的例子:

import os, os.path
 import random
 import sqlite3
 import string
 import cherrypy
 DB_STRING = "my.db"
 class StringGenerator(object):
    @cherrypy.expose
    def index(self):
        return file('index.html')
 class StringGeneratorWebService(object):
     exposed = True
     @cherrypy.tools.accept(media='text/plain')
     def GET(self):
         with sqlite3.connect(DB_STRING) as c:
             c.execute("SELECT value FROM user_string WHERE session_id=?",
                       [cherrypy.session.id])
             return c.fetchone()
     def POST(self, length=8):
         some_string = ''.join(random.sample(string.hexdigits, int(length)))
         with sqlite3.connect(DB_STRING) as c:
             c.execute("INSERT INTO user_string VALUES (?, ?)",
                       [cherrypy.session.id, some_string])
         return some_string
     def PUT(self, another_string):
         with sqlite3.connect(DB_STRING) as c:
             c.execute("UPDATE user_string SET value=? WHERE session_id=?",
                       [another_string, cherrypy.session.id])
     def DELETE(self):
         with sqlite3.connect(DB_STRING) as c:
             c.execute("DELETE FROM user_string WHERE session_id=?",
                       [cherrypy.session.id])
 def setup_database():
     """
     Create the `user_string` table in the database
     on server startup
     """
     with sqlite3.connect(DB_STRING) as con:
         con.execute("CREATE TABLE user_string (session_id, value)")
 def cleanup_database():
     """
     Destroy the `user_string` table from the database
     on server shutdown.
     """
     with sqlite3.connect(DB_STRING) as con:
         con.execute("DROP TABLE user_string")
 if __name__ == '__main__':
     conf = {
         '/': {
             'tools.sessions.on': True,
             'tools.staticdir.root': os.path.abspath(os.getcwd())
         },
         '/generator': {
             'request.dispatch': cherrypy.dispatch.MethodDispatcher(),
             'tools.response_headers.on': True,
             'tools.response_headers.headers': [('Content-Type', 'text/plain')],
         },
         '/static': {
             'tools.staticdir.on': True,
             'tools.staticdir.dir': './public'
         }
     }
     cherrypy.engine.subscribe('start', setup_database)
     cherrypy.engine.subscribe('stop', cleanup_database)
     webapp = StringGenerator()
     webapp.generator = StringGeneratorWebService()
     cherrypy.quickstart(webapp, '/', conf)

这里注册了 setup_database 和 cleanup_database 函数作为启动和退出的初始化、清理工作。

13 组织代码

CherryPy 健壮的架构设计为更好的维护代码、更高的灵活性提供了大量机制，主要由三个机制:

dispatchers: 如代码里面的 cherrypy.dispatch
tools: 如代码里面的 cherrypy.tools
plugins: 如代码里面的 cherrypy.engine

14 后记

对Web开发不熟悉，很多概念都是第一次接触，这个是对 CherryPy 最基础的一个手册文档的学习笔记，继续添加其它学习内容。

15 参考

http://www.cherrypy.org/
https://github.com/cherrypy/cherrypy
https://bitbucket.org/cherrypy/cherrypy/wiki/Home
http://en.wikipedia.org/wiki/CherryPy
http://tools.ietf.org/html/rfc7231
http://en.wikipedia.org/wiki/Web_Server_Gateway_Interface
http://legacy.python.org/dev/peps/pep-0333/
https://cherrypy.readthedocs.org/en/latest/
http://cherrypy.readthedocs.org/en/latest/tutorials.html
https://www.digitalocean.com/community/tutorials/how-to-deploy-python-wsgi-applications-using-a-cherrypy-web-server-behind-nginx
https://cherrypy.readthedocs.org/en/latest/tutorials.html#tutorials
http://en.wikipedia.org/wiki/Session_(computer_science)
http://www.ibm.com/developerworks/library/ws-restful/index.html
http://zh.wikipedia.org/zh/REST
http://jquery.com/

CherryPy: 一个极简主义Python Web框架

目录

1 前言

2 SWGI(`Web Server Gateway Interface`)

3 特色与优势

4 Hello, World!

5 不同URL调用不同函数

6 带有参数的URL

7 处理表单

8 跟踪终端用户状态

9 支持静态内容(javascript,css,images)

10 支持REST(Representational State Transfer)

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14 后记

15 参考

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