详解Django请求与响应：深入理解Web Http交互的核心机制

2023-07-09 16:36 由 techlead_krischang 发表于 #后端开发

本文深入探讨了 Django 中的请求与响应处理，从 Django 请求和响应的基础知识、生命周期，到 HttpRequest 和 HttpResponse 对象的详细介绍。同时，讨论了 Django 的视图和请求、响应处理，以及安全性和异步处理的考虑。最后，对比了 Django 与 Flask、FastAPI 等框架在请求响应处理上的异同。无论您是 Django 新手还是有经验的开发者，这篇文章都能帮助您更好地理解 Django 的请求和响应处理。

1. Django 请求HttpRequest和响应HttpResponse的基础知识

在Web应用程序中，请求和响应模式是非常重要的概念。当用户在浏览器地址栏输入一个URL或者点击某个链接时，会向服务器发送一个请求。服务器处理完这个请求后，会返回一个响应给浏览器。这就是典型的HTTP请求-响应模式。

1.1 Django 的请求对象HttpRequest

在 Django 中，当一个 HTTP 请求到达 Django 应用时，它首先会被某个URLconf文件转化为一个 HttpRequest 对象。这个对象包含了这次HTTP请求的所有相关的信息。

def view(request):
    # request 是一个 HttpRequest 对象
    print(request.method)  # 输出请求方法，比如 "GET" 或 "POST"

1.2 Django 的响应对象HttpResponse

Django的视图必须返回一个 HttpResponse 对象。这个对象表示服务器给客户端（通常是浏览器）的响应。这个 HttpResponse 对象会被转化为一个 HTTP 响应，然后被发送到客户端。

from django.http import HttpResponse

def view(request):
    # 创建一个 HttpResponse 对象
    response = HttpResponse("Hello, World!")
    return response  # 这个响应将会被发送给客户端

1.3 HTTP 方法Get/Post

HTTP 方法是客户端可以对服务器发出的一种 "指令"。最常见的方法包括 GET 和 POST。

GET: 通常用于获取（或查询）资源信息。
POST: 通常用于更新资源信息。

在 Django 中，你可以通过 HttpRequest 对象的 method 属性来访问这个请求的方法：

def view(request):
    print(request.method)  # 输出请求方法，比如 "GET" 或 "POST"

2. Django 请求的生命周期

一旦Django应用收到了一个HTTP请求，它会经历一系列的阶段，这些阶段共同构成了请求的生命周期。以下是这个过程的详述：

2.1 请求到达

当一个请求到达Django应用时，它首先会被WSGI服务器接收。Django项目被WSGI服务器（如Gunicorn或uWSGI）作为一个Python应用程序运行。

# 这是一个简单的WSGI应用的示例，当然，实际的Django WSGI应用更加复杂
def application(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/plain')])
    return [b"Hello World!"]

2.2 URL 解析

接下来，请求会被送到URL解析器，URL解析器会根据URLConf模块中定义的URL模式列表对URL进行匹配。URL模式是使用Python的正则表达式来定义的。

# 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 视图处理

一旦URL解析器找到了匹配的模式，它会调用与该模式关联的视图函数，并将HttpRequest对象和从URL中提取的任何参数传递给该视图。

# 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 响应返回

视图函数处理完请求后，会创建一个HttpResponse对象并返回。这个响应对象会经过中间件的一系列处理，最终会被转换为一个HTTP响应，然后发送给客户端。

# 视图函数返回一个响应
def view(request):
    response = HttpResponse("Hello, World!")
    return response  # 这个响应将会被发送给客户端

3. Django HttpRequest详述

在 Django 中，所有的 HTTP 请求都被封装在 HttpRequest 对象中。下面我们将详细介绍 HttpRequest 对象的常见属性和方法。

3.1 HttpRequest 属性

HttpRequest 对象有很多属性，可以帮助我们获取 HTTP 请求的详细信息。以下是一些最常用的属性：

path: 一个字符串，表示请求的路径，不包括域名或者站点根 URL 的路径。
method: 一个字符串，表示 HTTP 请求的方法。常见的值有 "GET"，"POST" 等。
GET: 一个类似字典的对象，包含所有的 GET 参数。
POST: 一个类似字典的对象，包含所有的 POST 参数。
COOKIES: 一个字典，包含所有的 cookie。键和值都为字符串。
FILES: 一个类似字典的对象，包含所有的上传文件。
user: 一个表示当前用户的 User 对象。如果用户当前未登录，这将是一个 AnonymousUser 实例。

def view(request):
    # 打印一些 HttpRequest 属性的值
    print(request.path)  # 输出请求路径，比如 "/my-path/"
    print(request.method)  # 输出请求方法，比如 "GET"
    print(request.GET)  # 输出 GET 参数，比如 <QueryDict: {'key': ['value']}>
    print(request.user)  # 输出当前用户，如果用户未登录，将输出 AnonymousUser

3.2 HttpRequest 方法

除了属性，HttpRequest 对象还有一些有用的方法：

is_ajax(): 如果请求是通过 XMLHttpRequest 发出的，返回 True。
is_secure(): 如果请求是通过 HTTPS 发出的，返回 True。
is_authenticated(): 如果当前用户已经登录，返回 True。

def view(request):
    # 打印一些 HttpRequest 方法的返回值
    print(request.is_ajax())  # 如果请求是 AJAX 请求，输出 True
    print(request.is_secure())  # 如果请求是 HTTPS 请求，输出 True
    print(request.is_authenticated())  # 如果当前用户已登录，输出 True

4. Django 视图View和请求HttpRequest处理

在 Django 中，视图是一个 Python 函数，用于接收一个 Web 请求并返回一个 Web 响应。这个响应可以是 Web 页面的 HTML 内容，重定向，404 错误，XML 文档，图像，或者任何其他类型的内容。简单来说，Django 视图的任务就是接受一个 Web 请求并返回一个 Web 响应。

4.1 创建视图

在 Django 中，创建一个视图只需要定义一个 Python 函数，这个函数需要接受一个 HttpRequest 对象作为第一个参数，然后返回一个 HttpResponse 对象。如下所示：

from django.http import HttpResponse

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

在这个例子中，hello 函数就是一个视图，它接收一个 HttpRequest 对象，然后返回一个包含 "Hello, World!" 的 HttpResponse 对象。

4.2 视图参数

视图函数的第一个参数总是 HttpRequest 对象，而从 URL 中捕获的参数将作为额外的参数传递给视图函数。例如：

from django.http import HttpResponse

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

在这个例子中，hello 视图接受两个参数：一个 HttpRequest 对象和一个 name 字符串。你可以在 URLConf 中定义如何从 URL 中提取这个 name 参数。

4.3 HttpResponse 对象

视图必须返回一个 HttpResponse 对象。HttpResponse 类在 django.http 模块中定义，表示一个 HTTP 响应，或者说是一个服务器给客户端的回应。

HttpResponse 对象通常包含文本内容，可以是 HTML，也可以是 JSON。除了文本内容，你还可以通过设置 HttpResponse 的不同属性（比如 content_type 和 status）来控制其他 HTTP 响应的参数。

from django.http import HttpResponse

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

5. Django HttpResponse详述

HttpResponse 对象是 Django 视图中返回的结果对象，它是由 Django 视图返回并通过 Django 框架传送给客户端的。

5.1 HttpResponse 属性

HttpResponse 对象有一些常用的属性，我们可以使用它们来定义我们的响应。以下是一些常见的属性：

content: 响应的主体内容，通常为一个字符串或字节串。
status_code: HTTP 状态码，如 200、404 等。
content_type: 响应的 MIME 类型，默认为 '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

除了属性，HttpResponse 对象还有一些有用的方法：

set_cookie(key, value, max_age=None, expires=None): 设置一个 Cookie。key 是 Cookie 的名字，value 是 Cookie 的值。max_age 是 Cookie 的最大生存时间，单位是秒。expires 是 Cookie 的过期时间，是一个 datetime 对象或 UNIX 时间戳。
delete_cookie(key): 删除一个 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)  # 设置一个一天后过期的 Cookie
    return response

5.3 特殊的 HttpResponse 对象

除了普通的 HttpResponse 对象，Django 还提供了一些特殊的 HttpResponse 对象，用于生成特定的响应。例如：

JsonResponse: 这个响应对象接收一个字典或列表，并返回一个 application/json 类型的响应。
HttpResponseRedirect: 这个响应对象用于生成一个重定向响应。
HttpResponseNotFound: 这个响应对象用于生成一个 404 错误响应。

from django.http import JsonResponse, HttpResponseRedirect, HttpResponseNotFound

def view_json(request):
    return JsonResponse({'key': 'value'})  # 返回一个 JSON 响应

def view_redirect(request):
    return HttpResponseRedirect('/another-url/')  # 重定向到另一个 URL

def view_404(request):
    return HttpResponseNotFound('<h1>Page not found</h1>')  # 返回一个 404 错误

6. Django 视图View和HttpResponse响应处理

在 Django 中，视图是 Web 请求的主要处理者，同时也负责构建和返回响应。视图接收 HttpRequest 对象作为参数，生成 HttpResponse 对象作为返回值。我们已经详细讨论了 HttpRequest 和 HttpResponse，现在我们来看看如何在视图中处理它们。

6.1 处理请求

处理请求主要是提取 HttpRequest 对象的数据，然后根据这些数据执行相应的逻辑。

def view(request):
    # 获取 GET 请求的参数
    name = request.GET.get('name', 'Guest')
    # 根据请求参数执行逻辑
    message = f"Hello, {name}!"
    return HttpResponse(message)

在这个例子中，我们从 GET 请求中获取 'name' 参数，然后用它来生成一条欢迎消息。

6.2 构建响应

构建响应主要是创建 HttpResponse 对象，然后填充其内容。

def view(request):
    # 创建 HttpResponse 对象
    response = HttpResponse()
    # 填充响应内容
    response.content = "Hello, World!"
    response.status_code = 200
    response['Content-Type'] = 'text/plain'
    return response

在这个例子中，我们创建了一个 HttpResponse 对象，然后设置了其内容、状态码和 Content-Type 头。

6.3 快捷方式

在 Django 视图中，我们经常需要做一些常见的操作，比如渲染一个模板，重定向到另一个 URL，或者返回一个 404 错误。为了简化这些操作，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):
    # 渲染一个模板
    context = {'key': 'value'}
    return render(request, 'my_template.html', context)

def redirect_view(request):
    # 重定向到另一个 URL
    return redirect('/another-url/')

def detail_view(request, pk):
    # 获取一个对象或返回 404 错误
    obj = get_object_or_404(MyModel, pk=pk)
    return render(request, 'detail.html', {'obj': obj})

7. Django 请求和响应的安全性考虑

在处理 Web 请求和生成响应时，安全性是一个非常重要的考虑因素。幸运的是，Django 提供了一些内置的工具和技术来帮助我们增加应用程序的安全性。

7.1 CSRF 保护

跨站请求伪造（CSRF）是一种攻击方式，攻击者可以伪造用户的请求。Django 提供了 CSRF 保护机制，可以在处理 POST 请求时自动检查 CSRF 令牌。

from django.views.decorators.csrf import csrf_exempt

@csrf_exempt  # 用这个装饰器来禁用 CSRF 保护
def my_view(request):
    # view code here...

在大多数情况下，你应该让 Django 自动处理 CSRF 保护。但是在某些情况下，你可能需要禁用它，比如上面的例子。

7.2 安全的数据存储

当你在处理请求时接收到敏感信息，如密码，你应该使用 Django 提供的安全方法来存储这些信息。

from django.contrib.auth.hashers import make_password

def register(request):
    password = request.POST['password']
    hashed_password = make_password(password)  # 使用哈希函数来安全存储密码
    # save hashed_password to database...

7.3 HTTP 响应头的安全设置

Django 提供了一些设置，你可以使用它们来增加 HTTP 响应头的安全性，如 SECURE_CONTENT_TYPE_NOSNIFF 和 SECURE_BROWSER_XSS_FILTER。你可以在你的 Django 设置中配置它们。

# settings.py
SECURE_CONTENT_TYPE_NOSNIFF = True
SECURE_BROWSER_XSS_FILTER = True

7.4 用户输入的安全处理

永远不要信任用户输入的数据。你应该始终对用户输入的数据进行清洗和验证。

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 异步请求和响应

Django 3.1 引入了异步视图和中间件支持，这意味着你可以使用 Python 的 async 和 await 关键字来处理异步任务。这对于处理 I/O 绑定任务或其他可以从并发执行中受益的任务非常有用。

8.1 异步视图

创建异步视图的方式与创建同步视图非常相似，但是你需要将视图函数定义为 async def 函数，然后在函数体中使用 await 关键字。

from django.http import JsonResponse

async def async_view(request):
    data = await get_data()  # 假设 get_data 是一个异步函数
    return JsonResponse(data)

在这个例子中，get_data 是一个异步函数，我们使用 await 关键字来调用它。当 Django 等待 get_data 完成时，它可以释放服务器资源来处理其他请求。

8.2 异步中间件

你也可以创建异步中间件，它可以处理进入视图之前或离开视图之后的请求和响应。

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

在这个例子中，SimpleMiddleware 是一个异步中间件，它在处理请求之前和之后没有做任何事情，只是简单地将请求传递给下一个中间件或视图。

8.3 数据库操作

在 Django 的异步视图或中间件中，你不应该执行同步的数据库操作，因为这可能会阻塞事件循环。你应该使用 Django 提供的 asgiref.sync.sync_to_async 函数将同步的数据库操作包装到一个线程中。

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})

在这个例子中，我们使用 sync_to_async 函数将 User.objects.get 包装到一个线程中，然后在异步视图中使用 await 关键字来调用它。

当然，接下来我们就来比较一下 Django 与其他主流 Python 框架（如 Flask 和 FastAPI）在请求和响应处理上的异同。

总结. Django 与其他主流 Python 框架在请求响应部分的比较

9.1 Django vs Flask

Flask 是另一个流行的 Python web 框架，相比 Django，Flask 是一个更为轻量级的框架，具有更高的定制性。

请求对象： Flask 的 request 对象和 Django 的 HttpRequest 对象在许多方面是相似的，但 Flask 的 request 对象在语法上更为简洁。在 Flask 中，你可以直接通过 request.form['key'] 来访问 POST 参数，而在 Django 中，你需要使用 request.POST.get('key')。
响应对象： Flask 允许你直接从视图返回字符串，然后自动将其转化为 Response 对象，而 Django 则需要你显式地创建一个 HttpResponse 对象。
URL 参数： Flask 提供了一种简洁的方式来在 URL 中定义参数，如 @app.route('/user/<username>')，而在 Django 中，你需要在 urls.py 中使用正则表达式来定义 URL 参数。

# 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 是一个新兴的 Python web 框架，它的特色是快速、简单和高性能，而且内建对异步编程的支持。

类型检查： FastAPI 支持 Python 的类型检查，你可以在参数中直接定义类型，FastAPI 会自动进行数据验证。而在 Django 中，你需要自己验证数据并处理错误。
异步编程： 虽然 Django 3.1 开始支持异步视图和中间件，但是 FastAPI 在异步编程方面的支持更为完善。你可以在 FastAPI 中使用 async 和 await 关键字来定义异步的路径操作函数，而在 Django 中，你可能需要使用 asgiref.sync.sync_to_async 来包装数据库操作。
自动文档： FastAPI 可以根据你的代码自动生成 API 文档，这可以帮助你更好地测试和调试你的 API。而在 Django 中，你需要使用如 DRF 的第三方库或手动编写 API 文档。

# FastAPI
from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

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

总的来说，Django、Flask 和 FastAPI 都是优秀的 Python web 框架，它们各有各的优点。选择哪一个取决于你的项目需求，以及你更倾向于使用哪种编程范式。

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TeahLead_KrisChang，10+年的互联网和人工智能从业经验，10年+技术和业务团队管理经验，同济软件工程本科，复旦工程管理硕士，阿里云认证云服务资深架构师，上亿营收AI产品业务负责人。