詳解Django請求與響應：深入理解Web Http交互的核心機制

来源:https://www.cnblogs.com/xfuture/archive/2023/07/09/17538936.html
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**本文深入探討了 Django 中的請求與響應處理，從 Django 請求和響應的基礎知識、生命周期，到 HttpRequest 和 HttpResponse 對象的詳細介紹。同時，討論了 Django 的視圖和請求、響應處理，以及安全性和非同步處理的考慮。最後，對比了 Django 與 Flask ...


本文深入探討了 Django 中的請求與響應處理，從 Django 請求和響應的基礎知識、生命周期，到 HttpRequest 和 HttpResponse 對象的詳細介紹。同時，討論了 Django 的視圖和請求、響應處理，以及安全性和非同步處理的考慮。最後，對比了 Django 與 Flask、FastAPI 等框架在請求響應處理上的異同。無論您是 Django 新手還是有經驗的開發者，這篇文章都能幫助您更好地理解 Django 的請求和響應處理。

1. Django 請求HttpRequest和響應HttpResponse的基礎知識

在Web應用程式中，請求和響應模式是非常重要的概念。當用戶在瀏覽器地址欄輸入一個URL或者點擊某個鏈接時，會向伺服器發送一個請求。伺服器處理完這個請求後，會返回一個響應給瀏覽器。這就是典型的HTTP請求-響應模式。

1.1 Django 的請求對象HttpRequest

在 Django 中，當一個 HTTP 請求到達 Django 應用時，它首先會被某個URLconf文件轉化為一個 HttpRequest 對象。這個對象包含了這次HTTP請求的所有相關的信息。

def view(request):
    # request 是一個 HttpRequest 對象
    print(request.method)  # 輸出請求方法，比如 "GET" 或 "POST"

1.2 Django 的響應對象HttpResponse

Django的視圖必須返回一個 HttpResponse 對象。這個對象表示伺服器給客戶端（通常是瀏覽器）的響應。這個 HttpResponse 對象會被轉化為一個 HTTP 響應，然後被髮送到客戶端。

from django.http import HttpResponse

def view(request):
    # 創建一個 HttpResponse 對象
    response = HttpResponse("Hello, World!")
    return response  # 這個響應將會被髮送給客戶端

1.3 HTTP 方法Get/Post

HTTP 方法是客戶端可以對伺服器發出的一種 "指令"。最常見的方法包括 GET 和 POST。

  • GET: 通常用於獲取（或查詢）資源信息。
  • POST: 通常用於更新資源信息。

在 Django 中，你可以通過 HttpRequest 對象的 method 屬性來訪問這個請求的方法：

def view(request):
    print(request.method)  # 輸出請求方法，比如 "GET" 或 "POST"

2. Django 請求的生命周期

一旦Django應用收到了一個HTTP請求，它會經歷一系列的階段，這些階段共同構成了請求的生命周期。以下是這個過程的詳述：

2.1 請求到達

當一個請求到達Django應用時，它首先會被WSGI伺服器接收。Django項目被WSGI伺服器（如Gunicorn或uWSGI）作為一個Python應用程式運行。

# 這是一個簡單的WSGI應用的示例，當然，實際的Django WSGI應用更加複雜
def application(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/plain')])
    return [b"Hello World!"]

2.2 URL 解析

接下來，請求會被送到URL解析器，URL解析器會根據URLConf模塊中定義的URL模式列表對URL進行匹配。URL模式是使用Python的正則表達式來定義的。

# urls.py
from django.urls import path

from . import views

urlpatterns = [
    path('articles/2003/', views.special_case_2003),
    path('articles/<int:year>/', views.year_archive),
]

2.3 視圖處理

一旦URL解析器找到了匹配的模式，它會調用與該模式關聯的視圖函數，並將HttpRequest對象和從URL中提取的任何參數傳遞給該視圖。

# views.py
from django.http import HttpResponse

def special_case_2003(request):
    return HttpResponse("Special case for 2003")

def year_archive(request, year):
    return HttpResponse(f"Articles for {year}")

2.4 響應返回

視圖函數處理完請求後，會創建一個HttpResponse對象並返回。這個響應對象會經過中間件的一系列處理，最終會被轉換為一個HTTP響應，然後發送給客戶端。

# 視圖函數返回一個響應
def view(request):
    response = HttpResponse("Hello, World!")
    return response  # 這個響應將會被髮送給客戶端

3. Django HttpRequest詳述

在 Django 中，所有的 HTTP 請求都被封裝在 HttpRequest 對象中。下麵我們將詳細介紹 HttpRequest 對象的常見屬性和方法。

3.1 HttpRequest 屬性

HttpRequest 對象有很多屬性，可以幫助我們獲取 HTTP 請求的詳細信息。以下是一些最常用的屬性：

  • path: 一個字元串，表示請求的路徑，不包括功能變數名稱或者站點根 URL 的路徑。

  • method: 一個字元串，表示 HTTP 請求的方法。常見的值有 "GET"，"POST" 等。

  • GET: 一個類似字典的對象，包含所有的 GET 參數。

  • POST: 一個類似字典的對象，包含所有的 POST 參數。

  • COOKIES: 一個字典，包含所有的 cookie。鍵和值都為字元串。

  • FILES: 一個類似字典的對象，包含所有的上傳文件。

  • user: 一個表示當前用戶的 User 對象。如果用戶當前未登錄，這將是一個 AnonymousUser 實例。

def view(request):
    # 列印一些 HttpRequest 屬性的值
    print(request.path)  # 輸出請求路徑，比如 "/my-path/"
    print(request.method)  # 輸出請求方法，比如 "GET"
    print(request.GET)  # 輸出 GET 參數，比如 <QueryDict: {'key': ['value']}>
    print(request.user)  # 輸出當前用戶，如果用戶未登錄，將輸出 AnonymousUser

3.2 HttpRequest 方法

除了屬性，HttpRequest 對象還有一些有用的方法：

  • is_ajax(): 如果請求是通過 XMLHttpRequest 發出的，返回 True。

  • is_secure(): 如果請求是通過 HTTPS 發出的，返回 True。

  • is_authenticated(): 如果當前用戶已經登錄，返回 True。

def view(request):
    # 列印一些 HttpRequest 方法的返回值
    print(request.is_ajax())  # 如果請求是 AJAX 請求，輸出 True
    print(request.is_secure())  # 如果請求是 HTTPS 請求，輸出 True
    print(request.is_authenticated())  # 如果當前用戶已登錄，輸出 True

4. Django 視圖View和請求HttpRequest處理

在 Django 中，視圖是一個 Python 函數，用於接收一個 Web 請求並返回一個 Web 響應。這個響應可以是 Web 頁面的 HTML 內容，重定向，404 錯誤，XML 文檔，圖像，或者任何其他類型的內容。簡單來說，Django 視圖的任務就是接受一個 Web 請求並返回一個 Web 響應。

4.1 創建視圖

在 Django 中，創建一個視圖只需要定義一個 Python 函數，這個函數需要接受一個 HttpRequest 對象作為第一個參數，然後返回一個 HttpResponse 對象。如下所示：

from django.http import HttpResponse

def hello(request):
    return HttpResponse("Hello, World!")

在這個例子中，hello 函數就是一個視圖，它接收一個 HttpRequest 對象，然後返回一個包含 "Hello, World!" 的 HttpResponse 對象。

4.2 視圖參數

視圖函數的第一個參數總是 HttpRequest 對象，而從 URL 中捕獲的參數將作為額外的參數傳遞給視圖函數。例如：

from django.http import HttpResponse

def hello(request, name):
    return HttpResponse(f"Hello, {name}!")

在這個例子中，hello 視圖接受兩個參數：一個 HttpRequest 對象和一個 name 字元串。你可以在 URLConf 中定義如何從 URL 中提取這個 name 參數。

4.3 HttpResponse 對象

視圖必須返回一個 HttpResponse 對象。HttpResponse 類在 django.http 模塊中定義，表示一個 HTTP 響應，或者說是一個伺服器給客戶端的回應。

HttpResponse 對象通常包含文本內容，可以是 HTML，也可以是 JSON。除了文本內容，你還可以通過設置 HttpResponse 的不同屬性（比如 content_type 和 status）來控制其他 HTTP 響應的參數。

from django.http import HttpResponse

def hello(request):
    response = HttpResponse("Hello, World!", content_type="text/plain", status=200)
    return response

5. Django HttpResponse詳述

HttpResponse 對象是 Django 視圖中返回的結果對象，它是由 Django 視圖返回並通過 Django 框架傳送給客戶端的。

5.1 HttpResponse 屬性

HttpResponse 對象有一些常用的屬性，我們可以使用它們來定義我們的響應。以下是一些常見的屬性：

  • content: 響應的主體內容，通常為一個字元串或位元組串。

  • status_code: HTTP 狀態碼，如 200、404 等。

  • content_type: 響應的 MIME 類型，預設為 'text/html'。

from django.http import HttpResponse

def view(request):
    response = HttpResponse()
    response.content = "Hello, World!"
    response.status_code = 200
    response.content_type = 'text/plain'
    return response

5.2 HttpResponse 方法

除了屬性，HttpResponse 對象還有一些有用的方法：

  • set_cookie(key, value, max_age=None, expires=None): 設置一個 Cookie。key 是 Cookie 的名字，value 是 Cookie 的值。max_age 是 Cookie 的最大生存時間，單位是秒。expires 是 Cookie 的過期時間，是一個 datetime 對象或 UNIX 時間戳。

  • delete_cookie(key): 刪除一個 Cookie。

from django.http import HttpResponse

def view(request):
    response = HttpResponse("Hello, World!")
    response.set_cookie('my_cookie', 'cookie_value', max_age=60*60*24)  # 設置一個一天後過期的 Cookie
    return response

5.3 特殊的 HttpResponse 對象

除了普通的 HttpResponse 對象，Django 還提供了一些特殊的 HttpResponse 對象，用於生成特定的響應。例如：

  • JsonResponse: 這個響應對象接收一個字典或列表，並返回一個 application/json 類型的響應。

  • HttpResponseRedirect: 這個響應對象用於生成一個重定向響應。

  • HttpResponseNotFound: 這個響應對象用於生成一個 404 錯誤響應。

from django.http import JsonResponse, HttpResponseRedirect, HttpResponseNotFound

def view_json(request):
    return JsonResponse({'key': 'value'})  # 返回一個 JSON 響應

def view_redirect(request):
    return HttpResponseRedirect('/another-url/')  # 重定向到另一個 URL

def view_404(request):
    return HttpResponseNotFound('<h1>Page not found</h1>')  # 返回一個 404 錯誤

6. Django 視圖View和HttpResponse響應處理

在 Django 中，視圖是 Web 請求的主要處理者，同時也負責構建和返迴響應。視圖接收 HttpRequest 對象作為參數，生成 HttpResponse 對象作為返回值。我們已經詳細討論了 HttpRequest 和 HttpResponse，現在我們來看看如何在視圖中處理它們。

6.1 處理請求

處理請求主要是提取 HttpRequest 對象的數據，然後根據這些數據執行相應的邏輯。

def view(request):
    # 獲取 GET 請求的參數
    name = request.GET.get('name', 'Guest')
    # 根據請求參數執行邏輯
    message = f"Hello, {name}!"
    return HttpResponse(message)

在這個例子中，我們從 GET 請求中獲取 'name' 參數，然後用它來生成一條歡迎消息。

6.2 構建響應

構建響應主要是創建 HttpResponse 對象，然後填充其內容。

def view(request):
    # 創建 HttpResponse 對象
    response = HttpResponse()
    # 填充響應內容
    response.content = "Hello, World!"
    response.status_code = 200
    response['Content-Type'] = 'text/plain'
    return response

在這個例子中，我們創建了一個 HttpResponse 對象，然後設置了其內容、狀態碼和 Content-Type 頭。

6.3 快捷方式

在 Django 視圖中，我們經常需要做一些常見的操作，比如渲染一個模板，重定向到另一個 URL，或者返回一個 404 錯誤。為了簡化這些操作，Django 提供了一些快捷方式。

from django.shortcuts import render, redirect, get_object_or_404
from .models import MyModel

def view(request):
    # 渲染一個模板
    context = {'key': 'value'}
    return render(request, 'my_template.html', context)

def redirect_view(request):
    # 重定向到另一個 URL
    return redirect('/another-url/')

def detail_view(request, pk):
    # 獲取一個對象或返回 404 錯誤
    obj = get_object_or_404(MyModel, pk=pk)
    return render(request, 'detail.html', {'obj': obj})

7. Django 請求和響應的安全性考慮

在處理 Web 請求和生成響應時，安全性是一個非常重要的考慮因素。幸運的是，Django 提供了一些內置的工具和技術來幫助我們增加應用程式的安全性。

7.1 CSRF 保護

跨站請求偽造（CSRF）是一種攻擊方式，攻擊者可以偽造用戶的請求。Django 提供了 CSRF 保護機制，可以在處理 POST 請求時自動檢查 CSRF 令牌。

from django.views.decorators.csrf import csrf_exempt

@csrf_exempt  # 用這個裝飾器來禁用 CSRF 保護
def my_view(request):
    # view code here...

在大多數情況下，你應該讓 Django 自動處理 CSRF 保護。但是在某些情況下，你可能需要禁用它，比如上面的例子。

7.2 安全的數據存儲

當你在處理請求時接收到敏感信息，如密碼，你應該使用 Django 提供的安全方法來存儲這些信息。

from django.contrib.auth.hashers import make_password

def register(request):
    password = request.POST['password']
    hashed_password = make_password(password)  # 使用哈希函數來安全存儲密碼
    # save hashed_password to database...

7.3 HTTP 響應頭的安全設置

Django 提供了一些設置，你可以使用它們來增加 HTTP 響應頭的安全性，如 SECURE_CONTENT_TYPE_NOSNIFF 和 SECURE_BROWSER_XSS_FILTER。你可以在你的 Django 設置中配置它們。

# settings.py
SECURE_CONTENT_TYPE_NOSNIFF = True
SECURE_BROWSER_XSS_FILTER = True

7.4 用戶輸入的安全處理

永遠不要信任用戶輸入的數據。你應該始終對用戶輸入的數據進行清洗和驗證。

from django.core.exceptions import ValidationError

def view(request):
    comment = request.POST['comment']
    if len(comment) > 100:
        raise ValidationError("Comment is too long!")
    # save comment to database...

8. Django 非同步請求和響應

Django 3.1 引入了非同步視圖和中間件支持，這意味著你可以使用 Python 的 async 和 await 關鍵字來處理非同步任務。這對於處理 I/O 綁定任務或其他可以從併發執行中受益的任務非常有用。

8.1 非同步視圖

創建非同步視圖的方式與創建同步視圖非常相似，但是你需要將視圖函數定義為 async def 函數，然後在函數體中使用 await 關鍵字。

from django.http import JsonResponse

async def async_view(request):
    data = await get_data()  # 假設 get_data 是一個非同步函數
    return JsonResponse(data)

在這個例子中，get_data 是一個非同步函數，我們使用 await 關鍵字來調用它。當 Django 等待 get_data 完成時，它可以釋放伺服器資源來處理其他請求。

8.2 非同步中間件

你也可以創建非同步中間件，它可以處理進入視圖之前或離開視圖之後的請求和響應。

class SimpleMiddleware:
    async def __call__(self, request, get_response):
        response = await get_response(request)
        return response

在這個例子中，SimpleMiddleware 是一個非同步中間件，它在處理請求之前和之後沒有做任何事情，只是簡單地將請求傳遞給下一個中間件或視圖。

8.3 資料庫操作

在 Django 的非同步視圖或中間件中，你不應該執行同步的資料庫操作，因為這可能會阻塞事件迴圈。你應該使用 Django 提供的 asgiref.sync.sync_to_async 函數將同步的資料庫操作包裝到一個線程中。

from asgiref.sync import sync_to_async
from django.contrib.auth.models import User

async def async_view(request):
    get_user = sync_to_async(User.objects.get)
    user = await get_user(id=1)
    return JsonResponse({'username': user.username})

在這個例子中，我們使用 sync_to_async 函數將 User.objects.get 包裝到一個線程中，然後在非同步視圖中使用 await 關鍵字來調用它。

當然，接下來我們就來比較一下 Django 與其他主流 Python 框架（如 Flask 和 FastAPI）在請求和響應處理上的異同。

總結. Django 與其他主流 Python 框架在請求響應部分的比較

9.1 Django vs Flask

Flask 是另一個流行的 Python web 框架，相比 Django，Flask 是一個更為輕量級的框架，具有更高的定製性。

  • 請求對象： Flask 的 request 對象和 Django 的 HttpRequest 對象在許多方面是相似的，但 Flask 的 request 對象在語法上更為簡潔。在 Flask 中，你可以直接通過 request.form['key'] 來訪問 POST 參數，而在 Django 中，你需要使用 request.POST.get('key')。

  • 響應對象： Flask 允許你直接從視圖返回字元串，然後自動將其轉化為 Response 對象，而 Django 則需要你顯式地創建一個 HttpResponse 對象。

  • URL 參數： Flask 提供了一種簡潔的方式來在 URL 中定義參數，如 @app.route('/user/<username>')，而在 Django 中，你需要在 urls.py 中使用正則表達式來定義 URL 參數。

# Flask
@app.route('/user/<username>')
def show_user_profile(username):
    # show the user profile for that user
    return 'User %s' % username

# Django
from django.urls import path

def show_user_profile(request, username):
    # show the user profile for that user
    return HttpResponse('User %s' % username)

urlpatterns = [
    path('user/<str:username>/', show_user_profile),
]

9.2 Django vs FastAPI

FastAPI 是一個新興的 Python web 框架，它的特色是快速、簡單和高性能，而且內建對非同步編程的支持。

  • 類型檢查： FastAPI 支持 Python 的類型檢查，你可以在參數中直接定義類型，FastAPI 會自動進行數據驗證。而在 Django 中，你需要自己驗證數據並處理錯誤。

  • 非同步編程： 雖然 Django 3.1 開始支持非同步視圖和中間件，但是 FastAPI 在非同步編程方面的支持更為完善。你可以在 FastAPI 中使用 async 和 await 關鍵字來定義非同步的路徑操作函數，而在 Django 中，你可能需要使用 asgiref.sync.sync_to_async 來包裝資料庫操作。

  • 自動文檔： FastAPI 可以根據你的代碼自動生成 API 文檔，這可以幫助你更好地測試和調試你的 API。而在 Django 中，你需要使用如 DRF 的第三方庫或手動編寫 API 文檔。

# FastAPI
from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

@app.get("/items/{item_id}")
async def read_item(item_id: int):
    return {"item_id": item_id}

總的來說，Django、Flask 和 FastAPI 都是優秀的 Python web 框架，它們各有各的優點。選擇哪一個取決於你的項目需求，以及你更傾向於使用哪種編程範式。

如有幫助，請多關註
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TeahLead_KrisChang，10+年的互聯網和人工智慧從業經驗，10年+技術和業務團隊管理經驗，同濟軟體工程本科，復旦工程管理碩士，阿裡雲認證雲服務資深架構師，上億營收AI產品業務負責人。


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