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flask 源碼解析:應用啟動流程

whatsns / 474人閱讀

摘要:中有一個非常重要的概念每個應用都是一個可調用的對象。它規定了的接口,會調用,并傳給它兩個參數包含了請求的所有信息,是處理完之后需要調用的函數,參數是狀態碼響應頭部還有錯誤信息。一般來說,嵌套的最后一層是業務應用,中間就是。

文章屬于作者原創,原文發布在個人博客。

WSGI

所有的 python web 框架都要遵循 WSGI 協議,如果對 WSGI 不清楚,可以查看我之前的介紹文章。

在這里還是要簡單回顧一下 WSGI 的核心概念。

WSGI 中有一個非常重要的概念:每個 python web 應用都是一個可調用(callable)的對象。在 flask 中,這個對象就是 app = Flask(__name__) 創建出來的 app,就是下圖中的綠色 Application 部分。要運行 web 應用,必須有 web server,比如我們熟悉的 apache、nginx ,或者 python 中的 gunicorn ,我們下面要講到的 werkzeug 提供的 WSGIServer,它們是下圖的黃色 Server 部分。

NOTE: 圖片來源。

Server 和 Application 之間怎么通信,就是 WSGI 的功能。它規定了 app(environ, start_response) 的接口,server 會調用 application,并傳給它兩個參數:environ 包含了請求的所有信息,start_response 是 application 處理完之后需要調用的函數,參數是狀態碼、響應頭部還有錯誤信息。

WSGI application 非常重要的特點是:它是可以嵌套的。換句話說,我可以寫個 application,它做的事情就是調用另外一個 application,然后再返回(類似一個 proxy)。一般來說,嵌套的最后一層是業務應用,中間就是 middleware。這樣的好處是,可以解耦業務邏輯和其他功能,比如限流、認證、序列化等都實現成不同的中間層,不同的中間層和業務邏輯是不相關的,可以獨立維護;而且用戶也可以動態地組合不同的中間層來滿足不同的需求。

WSGI 的內容就講這么多,我們來看看 flask 的 hello world 應用:

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello_world():
    return "Hello, World!"

if __name__ == "__main__":
    app.run()

這里的 app = Flask(__name__) 就是上面提到的 Application 部分,但是我們并沒有看到 Server 的部分,那么它一定是隱藏到 app.run() 內部某個地方了。

啟動流程

應用啟動的代碼是 app.run() ,這個方法的代碼如下:

def run(self, host=None, port=None, debug=None, **options):
    """Runs the application on a local development server."""
    from werkzeug.serving import run_simple

    # 如果host 和 port 沒有指定,設置 host 和 port 的默認值 127.0.0.1 和 5000
    if host is None:
        host = "127.0.0.1"
    if port is None:
        server_name = self.config["SERVER_NAME"]
        if server_name and ":" in server_name:
            port = int(server_name.rsplit(":", 1)[1])
        else:
            port = 5000

    # 調用 werkzeug.serving 模塊的 run_simple 函數,傳入收到的參數
    # 注意第三個參數傳進去的是 self,也就是要執行的 web application
    try:
        run_simple(host, port, self, **options)
    finally:
        self._got_first_request = False

NOTE:為了閱讀方便,我刪除了注釋和不相干的部分,下面所有的代碼都會做類似的處理,不再贅述。

這個方法的內容非常簡單:處理一下參數,然后調用 werkzeugrun_simple。需要注意的是:run_simple 的第三個參數是 self,也就是我們創建的 Flask() application。因為 WSGI server 不是文章的重點,所以我們就不深入講解了。現在只需要知道它的功能就行:監聽在指定的端口,收到 HTTP 請求的時候解析為 WSGI 格式,然后調用 app 去執行處理的邏輯。對應的執行邏輯在 werkzeug.serving:WSGIRequestHandlerrun_wsgi 中有這么一段代碼:

def execute(app):
    application_iter = app(environ, start_response)
    try:
        for data in application_iter:
            write(data)
        if not headers_sent:
            write(b"")
    finally:
        if hasattr(application_iter, "close"):
        application_iter.close()
        application_iter = None

可以看到 application_iter = app(environ, start_response) 就是調用代碼獲取結果的地方。

要調用 app 實例,那么它就需要定義了 __call__ 方法,我們找到 flask.app:Flask 對應的內容:

def __call__(self, environ, start_response):
    """Shortcut for :attr:`wsgi_app`."""
    return self.wsgi_app(environ, start_response)

def wsgi_app(self, environ, start_response):
    """The actual WSGI application.
    """
    # 創建請求上下文,并把它壓棧。這個在后面會詳細解釋
    ctx = self.request_context(environ)
    ctx.push()
    error = None

    try:
        try:
            # 正確的請求處理路徑,會通過路由找到對應的處理函數
            response = self.full_dispatch_request()
        except Exception as e:
            # 錯誤處理,默認是 InternalServerError 錯誤處理函數,客戶端會看到服務器 500 異常
            error = e
            response = self.handle_exception(e)
        return response(environ, start_response)
    finally:
        if self.should_ignore_error(error):
            error = None
        # 不管處理是否發生異常,都需要把棧中的請求 pop 出來
        ctx.auto_pop(error)

上面這段代碼只有一個目的:找到處理函數,然后調用它。除了異常處理之外,我們還看到了 context 相關的內容(開始有 ctx.push(),最后有 ctx.auto_pop()的邏輯),它并不影響我們的理解,現在可以先不用管,后面會有一篇文章專門介紹。

繼續往后看,full_dsipatch_request 的代碼如下:

def full_dispatch_request(self):
    """Dispatches the request and on top of that performs request
    pre and postprocessing as well as HTTP exception catching and
    error handling.
    """
    self.try_trigger_before_first_request_functions()
    try:
        request_started.send(self)
        rv = self.preprocess_request()
        if rv is None:
            rv = self.dispatch_request()
    except Exception as e:
        rv = self.handle_user_exception(e)
    return self.finalize_request(rv)

這段代碼最核心的內容是 dispatch_request,加上請求的 hooks 處理和錯誤處理的內容。

NOTE:self.dispatch_request() 返回的是處理函數的返回結果(比如 hello world 例子中返回的字符串),finalize_request 會把它轉換成 Response 對象。

dispatch_request 之前我們看到 preprocess_request,之后看到 finalize_request,它們里面包括了請求處理之前和處理之后的很多 hooks 。這些 hooks 包括:

第一次請求處理之前的 hook 函數,通過 before_first_request 定義

每個請求處理之前的 hook 函數,通過 before_request 定義

每個請求正常處理之后的 hook 函數,通過 after_request 定義

不管請求是否異常都要執行的 teardown_request hook 函數

dispatch_request 要做的就是找到我們的處理函數,并返回調用的結果,也就是路由的過程。我們下一篇文章來講!

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