對於 Python 程序員來說，進行 Web 開發有很多現成的框架可供使用，比如Django、Flask、Tornado。而其中，Django 可能是最全面、同時最受歡迎的一個。世界上最大的在線視頻網站 YouTube、最大的圖片分享網站 Instagram，都使用 Python + Django 開發。作為一個 Python Web 框架，它內置瞭全套工具，可以開箱即用，也被稱為 “完美主義者的最後框架”。如果你想找一份 Python Web 開發的工作，Django 可能是你最需要掌握的技能。今天給大傢推薦一門 Django 課程——《Django Web 框架入門實戰》，沒有高深的概念、大段難懂的代碼，帶你從零入門 Django Web 開發，掌握 MVT 模型、模型類、數據模型關系、數據表、HTTP 請求、Cookie & session、後臺管理等 Django 知識點。訪問“實驗樓”官網，即可學習該課程全部內容。（該課程是寫給初學者的，如果你已經把 Django 玩得非常 6 瞭，那麼這個課程不適合你。如果你是一個初學者，看 Django 文檔看得頭痛，來吧，我們開始。）第一章：Django 框架介紹與安裝實驗簡介本課程作為入門課程將詳細介紹 Django 框架在 Web 開發過程中的應用，包括 MVT 模型、模型類的編寫、數據模型關系、創建數據表、路由基礎知識、HTTP 請求方法、Cookie & session 、視圖函數的創建、模板文件的配置與後臺管理功能等知識點。本節實驗我們主要來瞭解什麼是 BS 架構、MVT 框架的構成、 Django 框架的簡介與安裝。知識點BS 架構簡介MVT 結構Django 框架簡介安裝 Django什麼是 BS 架構要瞭解什麼是 BS 架構，就要從什麼是架構說起。架構是什麼意思？為什麼要有架構？大傢都知道編程的一個默認原則是 Don't Repeat Yourself ，即不要重復編寫代碼，簡稱 “DRY 原則”。編程之初，人們為瞭避免重復寫代碼，創建瞭函數：# 舉個簡單的例子，以下為 Python 代碼
>>> print('Hello, I am {}'.format('小明'))
Hello, I am 小明
>>> print('Hello, I am {}'.format('詹姆斯'))
Hello, I am 詹姆斯
>>> print('Hello, I am {}'.format('周芷若'))
Hello, I am 周芷若
>>>
# 為瞭避免重復，創建一個 hello 函數
>>> def hello(name):
… print('Hello, I am', name)
…
…
>>> hello('小明')
Hello, I am 小明
>>> hello('詹姆斯')
Hello, I am 詹姆斯
>>> hello('周芷若')
Hello, I am 周芷若
>>>後來在一些編程語言中引入瞭面向對象的概念，將一些有共性的函數放到類裡面，稱之為方法。對類進行實例化，使用實例的屬性或方法實現一些功能，這樣在稍復雜場景中可以更加有效地避免編寫重復代碼：>>> class Student:
… def __init__(self, name, age):
… self.name = name
… self.age = age
…
… def hello(self):
… print('Hello, I am', self.name)
…
…
…
>>> st = Student('Nash', 12)
>>> st.hello()
Hello, I am Nash
>>>場景更加復雜時，多個類之中還是會重復編寫代碼。為瞭優化，又出現瞭繼承的概念，子類繼承父類並擁有父類全部屬性和方法（雙下劃線的私有屬性除外）。以上所述在 Python 基礎編程中隨處可見，是自然而然的事情，盡管它們是幾代編程人員總結歸納創新的結果。在更加復雜的情況下，人們為瞭避免重復的勞動，提高工作效率，又提出來設計模式的概念。一個良好的設計模式在實踐中不僅可以避免編寫重復的代碼，而且能夠使程序的執行效率更高、更易於維護和更新功能。設計模式是一個廣泛的概念，其中包括一種叫做 “架構模式” 的概念。架構模式有很多種，例如分層模式是十分常見的一種，它在網絡編程中一定會被提到，大傢熟知的 IOS 七層模型，就是一種分層架構。分層架構把一個數據傳輸的模型分成若幹層，每一層使用獨特的協議對數據作一次包裝或轉換，然後傳到下一層，最後合起來完成數據的傳輸。設計模式中還有一個叫做 “客戶端 / 服務器模式”（Client / Server Model）的概念，一個服務器對應多個客戶端：客戶端發起服務請求，服務器提供服務。例如我們日常使用的音視頻軟件，我們在手機或電腦上下載安裝客戶端 APP ，註冊登錄之後就可以聽音樂看電影瞭。在這種模式中，客戶端向服務器發送請求，服務器返回給客戶端對應的資源。這種模式就是被稱作 CS 架構的模式，我們要瞭解的 BS 架構就是這種模式的一個特殊情況。BS 架構就是 Browser – Server Model ，以瀏覽器作為客戶端向服務器發送請求。這種模式的優勢就是不需要用戶安裝單獨的客戶端，隻需要有一個瀏覽器即可訪問任意服務器。CS 架構中客戶端需要不定期更新，以支持服務器提供的最新功能，而 BS 模式下服務器隻需要對瀏覽器進行適配開發即可。我們在手機上安裝的各種 APP ，會頻繁更新，有些時候需要更新才能用。在急需使用的時候還要等待下載新版本和安裝，有些煩人。BS 架構下沒有這種困擾，瀏覽器更新的頻率也相對較低。MVT 模式簡單描述一次完整的瀏覽器打開頁面的操作：在瀏覽器的地址欄輸入網址，或者在搜索引擎的搜索框輸入關鍵字，然後敲回車瀏覽器會把頁面請求發送給對應的服務器服務器收到請求，處理請求，返回響應瀏覽器收到響應，解析成頁面顯示在屏幕上作為用戶，我們使用瀏覽器操作即可，不關心服務器是怎麼工作的。作為 Web 開發人員，我們要做的就是開發服務器。如上圖所示，當我們使用瀏覽器打開實驗樓網站的課程頁面：瀏覽器向實驗樓的服務器發送一個頁面請求，請求對象中包含 URL 信息、瀏覽器版本、Cookie 等信息。服務器作為後端控制層，從請求對象中提取 URL 字符串，解析分配給對應的視圖函數，由視圖函數進行處理。視圖函數需要查詢數據庫中的課程數據，數據庫將查詢結果返回給視圖函數。視圖函數將處理結果打包成 Response 對象返回給瀏覽器。瀏覽器收到響應，存儲 Cookie 、解析 JS 數據，將完整的頁面顯示在屏幕上。MVT 框架如下圖所示：在收到瀏覽器的請求後，首先由視圖函數來接受請求。視圖函數在處理請求的過程中需要模板來配合，模板提供頁面的所有靜態資源，包括 HTML 、CSS 、JS 數據，它們是渲染頁面的基礎數據。頁面中的動態數據，例如課程名稱、簡介、學習人數等數據需要從數據庫中獲取，這需要創建模型類（也叫映射類）來與數據庫交互。視圖函數即 View ，模型類即 Model ，前端模板即為 Templates ，合起來簡稱 MVT 。這種設計模式就叫做 MVT 設計模式。Django 簡介Django 是一個由 Python 編寫的開放源代碼的 Web 應用程序開發框架。它采用瞭 MVT 軟件設計模式，即 Model 模型、View 視圖和 Templates 模板。它最初被開發出來用於管理某新聞網站，於 2005 年在 BSD 許可下發佈開源。這套框架是以比利時的吉普賽吉他手的名字命名的。Django 的主要目標是使得開發流程復雜、依賴數據庫的網站變得簡單。Django 註重各個組件間的低耦合性，遵循 DRY 原則。Django 框架的核心包括：面向對象的關系映射模型，支持編寫對應數據表的映射類，這一點做得格外優秀URL 分發器，基於正則表達式（Django2 中支持 path 編寫簡潔路徑字段）視圖系統，用於接收客戶端請求和返回響應模板系統，內置 Jinja2 模板引擎，便於編寫 Python 風格的動態數據處理代碼輕量、獨立的 Web 服務器，便於開發測試緩存框架，支持多種緩存方式中間件，對請求處理階段進行額外操作同時 Django 內置瞭一些針對新聞類網站的基礎且實用的應用：可擴展的認證系統動態站點管理頁面靈活的評論系統CSRF Token 工具標記語言模板庫在使用 Python 進行 Web 開發時，除瞭 Django 編程人員還有多種框架選擇：Flask 很輕量，可以迅速搭建一個簡單的 Web 網站。幾乎沒有組件限制，提供大量功能豐富且實用的插件，例如 Flask-Admin 後臺管理插件、Flask-WTForm 表單管理插件、Flask-Login 登錄功能插件、Flask-Migrate 數據表版本控制插件等。著名的科學網站果殼網就是使用 Flask 開發的。Tornado 性能較高，支持異步處理，這是它最大的亮點。對 Restful API 設計良好，但沒有針對數據庫設計的優秀的 ORM 模塊，這是比較麻煩的。Bottle 更加輕量，隻依賴於 Python 標準庫，無法做到快速建站，在 Flask 面前幾乎沒有優勢可言。Aiohttp 是比較新的框架，它需要基於 asyncio 編寫異步代碼，性能方面不必擔心，但框架完善還需要較長時間。此外還有數種小眾框架，它們都有一些獨到之處，但在商用上的前途比較渺茫。對 Python Web 開發而言，小的網站會使用 Flask ，大型的網站就要用 Django 。安裝 Django作為 Python 編寫的 Web 開發框架，安裝自然是極簡單的事，使用 pip 包管理工具即可一步到位。實驗環境中已經安裝瞭 Python3.5 和 對應的包管理工具 pip3 ，我們首先在終端命令行更新 pip3 ：$ cd ~
$ sudo pip3 install -U pip操作截圖如下：為瞭周全考慮，我們希望針對一個工程創建一個虛擬環境。切換到 ~/Code 目錄下，更新 virtualenv 庫，然後創建名為 venv 的虛擬環境：$ cd Code
$ sudo pip3 install -U virtualenv
$ virtualenv -p python3 venv操作截圖如下：進入虛擬環境，安裝 Django2 的最終版本 2.2.9 ：$ source venv/bin/activate
$ pip install django==2.2.9
$ pip freeze | grep -i django操作截圖如下：如上圖所示，終端執行 pip freeze 命令可以查看虛擬環境中安裝瞭哪些工具包及其對應的版本號。Django 已經安裝完畢，它存在於虛擬環境 venv 中。此外我們還要安裝一些其它的基礎工具包，先安裝 ipython 和 mysqlclient 這兩個，其它的在需要時再進行安裝：$ pip install ipython mysqlclient安裝完畢，最好要再次執行一次進入虛擬環境的命令，以激活這些新安裝的工具包。執行 pip freeze 可以查看已經安裝的各種包及其依賴包：$ source venv/bin/activate
$ pip freeze操作截圖如下：到此為止，準備工作已經做完。總結本節實驗我們瞭解瞭什麼是 BS 架構，以及為什麼要使用架構，架構的作用是什麼。此外我們學習瞭 MVT 模式的設計思路以及視圖函數、模板、模型類之間的協調關系。最後瞭解瞭 Django 框架的核心功能和優勢以及在實驗環境中安裝 Django 的操作。下一節實驗我們將學習使用 Django 創建一個 Web 項目。篇幅有限，後續的課程內容，請在實驗樓邊敲代碼邊學習～你將學到：