本文操作环境为：MacOS，文中涉及的命令，请根据自己的系统进行替换。

ToyWebF的简单特性：

下面我们来实现这些特性。

首先，我们需要安装gunicorn，回忆一下Flask框架，该框架有内置的Web服务器，但不稳定，所以上线时通常会替换成uWSGI或gunicorn，这里不搞这个内置Web服务，直接使用gunicorn。

我们创建新的目录与Python虚拟环境，在该虚拟环境中安装gunicorn

在啥都没有的情况下，构建最简单的Web服务，在ToyWebF目录下，创建app.py与api.py文件，写入下面代码。

运行 gunicorn app:app 访问 http://127.0.0.1:8000 ，可以看见 Hello, World! ，但现在请求体中的参数在environ变量中，难以解析，我们返回的response也是bytes形式。

我们可以使用webob库，将environ中的数据转为Request对象，将需要返回的数据转为Response对象，处理起来更加直观方便，直接通过pip安装一下。

然后修改一下API类的 __call__方法 ，代码如下。

上述代码中，通过webob库的Request类将environ对象（请求的环境信息）转为容易处理的request，随后调用handle_request方法对request进行处理，处理的结果，通过response对象返回。

handle_request方法在ToyWebF中非常重要，它会匹配出某个路由对应的处理方法，然后调用该方法处理请求并将处理的结果返回，在解析handle_request前，需要先讨论路由注册实现，代码如下。

其实就是将路由和方法存到self.routes字典中，可以通过route装饰器的形式将路由和方法关联，也可以通过add_route方法关联，在app.py中使用一下。

因为url中可以存在变量，如 @app.route("/hello/{name}") ，所以在匹配时，需要进行解析，可以使用正则匹配的方式进行匹配，parse这个第三方库已经帮我们实现了相应的正则匹配逻辑，pip安装使用一下则可。

这里定义find_handler方法来实现对self.routes的遍历。

了解了路由与方法关联的原理后，就可以实现handle_request方法，该方法主要的路径就是根据路由调度对应的方法，代码如下。

在该方法中，首先实例化webob库的Response对象，然后通过self.find_handler方法获取此次请求路由对应的方法和对应的参数，比如。

它将返回hello方法对象和name参数，如果是 /hello/二两 ，那么name就是二两。

因为route装饰器可能装饰器的类对象，比如。

此时self.find_handler方法返回的hanler就是个类，但我们希望调用的是类中的get、post、delete等方法，所以需要一个简单的判断逻辑，通过inspect.isclass方法判断handler如果是类对象，那么就通过getattr方法获取类对象实例的中对应的请求方法。

如果类对象中没有该方法属性，则抛出该请求类型不被允许的错误，如果不是类对象或类对象中存在该方法属性，则直接调用则可。

此外，如果方法的路由并没有注册到self.routes中，即404的情况，定义了defalut_response方法返回其中内容，代码如下。

如果handle_request方法中调度的过程出现问题，则直接raise将错误抛出。

至此，一个最简单的web服务就编写完成了。

回顾Flask，Flask可以支持HTML、CSS、JavaScript等静态文件，利用模板语言，可以构建出简单但美观的Web应用，我们让TopWebF也支持这一功能，最终实现图中的网站，完美兼容静态文件。

Flask使用了jinja2作为其html模板引擎，ToyWebF同样使用jinja2，jinja2其实实现一种简单的DSL（领域内语言），让我们可以在HTML中通过特殊的语法改变HTML的结构，该项目非常值得研究学习。

首先 pip install jinja2 ，然后就可以使用它了，在ToyWebF项目目录中创建templates目录，以该目录作为默认的HTML文件根目录，代码如下。

首先利用jinja2的FileSystemLoader类将file system中的某个文件夹作为loader，然后初始化Environment。

在使用的过程中（即调用template方法），通过get_template方法获得具体的某个模板并通过render方法将对应的内容传递给模板中的变量。

这里我们不写前端代码，直接去互联网中下载模板，这里下载了Bootstrap提供的免费模板，可以自行去 https://startbootstrap.com/themes/freelancer/ 下载，下载完后，你会获得index.html以及对应的css、jss、img等文件，将index.html移动到ToyWebF/templates中并简单修改了一下，添加一些变量。

然后在app.py文件中为index.html定义路由以及需要的参数。

至此html文件的支持就完成了，但此时的html无法正常载入css和js，导致页面布局非常丑陋且交互无法使用。

接着就让ToyWebF支持css、js，首先在ToyWebF目录下创建static文件夹用于存放css、js或img等静态文件，随后直接将前面下载的模板，其中的静态文件复制到static中则可。

通过whitenoise第三方库，可以通过简单的几行代码让web框架支持css和js，不需要依赖nginx等服务，首先 pip install whitenoise ，随后修改API类的 __init__ 方法，代码如下。

其实就是通过WhiteNoise将self.wsgi_app方法包裹起来，在调用API的 __call__ 方法时，直接调用self.whitenoise。

此时，如果请求web服务获取css、js等静态资源，WhiteNoise会获取其内容并返回给client，它在背后会匹配静态资源在系统中对应的文件并将其读取返回。

至此，一开始的网页效果就实现好了。

web服务如果出现500时，默认会返回 internal server error ，这显得比较丑，为了让框架使用者可以自定义500时返回的错误，需要添加一些代码。

首先API初始化时，初始self.exception_handler对象并定义对应的方法添加自定义的错误

在handler_request方法进行请求调度时，调度的方法执行逻辑时报500，此时不再默认将错误抛出，而是先判断是否有自定义错误处理。

在app.py中，自定义错误返回方法，如下。

custom_exception_handler方法只返回自定义的一段话，你完全可以替换成美观的template。

我们可以实验性定义一个路由来看效果。

Web服务的中间件也可以理解成钩子，即在请求前可以对请求做一些处理或者返回Response前对Response做一下处理。

为了支持中间件，在TopWebF目录下创建middleware.py文件，在编写代码前，思考一下如何实现？

回顾一下现在请求的调度逻辑。

1.通过routes装饰器关联路由和方法 2.通过API.whitenoise处理 3.如果是请求API接口，那么会将参数传递给API.wsgi_app 4.API.wsgi_app最终会调用API.handle_request方法获取路由对应的方法并调用该方法执行相应的逻辑

如果希望在request前以及response后做相应的操作，那么其实就需要让逻辑在API.handle_request前后执行，看一下代码。

其中add方法会实例化Middleware对象，该对象会将当前的API类实例包裹起来。

Middleware.handle_request方法其实就是在self.app.handle_request前调用self.process_request方法处理request前的数据以及调用self.process_response处理response后的数据，而核心的调度逻辑，依旧交由API.handle_request方法进行处理。

这里的代码可能会让人感到疑惑， __call__ 方法和handle_request方法中都有self.app.handle_request(request)，但其调用对象似乎不同？这个问题暂时放一下，先继续完善代码，然后再回来解释。

接着在api.py中为API创建middleware属性以及添加新中间件的方法。

随后，在app.py中，自定义一个简单的中间件，然后调用add_middleware方法将其添加。

定义好中间件后，在请求调度时，就需要使用中间件，为了兼容静态文件的情况，需要对css、js、ing文件的请求路径做一下兼容，在其路径中加上/static前缀

紧接着，修改API的 __call__ ，兼容中间件和静态文件，代码如下。

至此，中间件的逻辑就完成了。

但代码中依旧有疑惑，Middleware类中的 __call__ 方法和handle_request方法其调用的self.app到底是谁？

为了方便理解，这里一步步拆解。

如果没有添加新的中间件，那么请求的调度逻辑如下。

在没有添加中间件的情况下，self.app其实就是API本身，所以 middleware.__call__ 中的self.app.handle_request就是调用API.handle_request。

如果添加了新的中间件，如上述代码中添加了名为SimpleCustomMiddleware的中间件，此时的请求调度逻辑如下。

因为注册中间件时，Middleware.add方法替换了原始Middleware实例中的app对象，将其替换成了SimpleCustomMiddleware，而SimpleCustomMiddleware也有app对象，SimpleCustomMiddleware中的app对象，才是API类实例。

在请求调度的过程中，就会触发Middleware类的handle_request方法，该方法就会执行中间件相应的逻辑去处理request和response中的数据。

当然，你可以通过Middleware.add方法添加多个中间件，这就会构成栈式调用的效果，代码如下。

启动web服务后，其执行效果如下。

Django是一个开源的Web应用框架，由Python写成，支持许多数据库引擎，可以让Web开发变得迅速和可扩展，并会不断的版本更新以匹配Python最新版本，如果是新手程序员，可以从这个框架入手。

2. CherryPy

CherryPy是一种用于Python的、简单而非常有用的Web框架，其主要作用是以尽可能少的操作将Web服务器与Python代码连接，其功能包括内置的分析功能、灵活的插件系统以及一次运行多个HTTP服务器的功能，可与运行在最新版本的Python、Jython、Android上。

3. Web2py

web2py 是一个为Python语言提供的全功能Web应用框架，旨在敏捷快速的开发Web应用，具有快速、安全以及可移植的数据库驱动的应用，兼容

Google App Engine。

4. TurboGears

TurboGears可以快速实现Web应用程序开发，富含丰富的特殊性能，可以解决更多的框架领域问题，从简单到复杂的项目都可以开发，并具有实时的多数据库支持和灵活的ORM，简单的文档和最小的设置使它成为一个理想的使用框架。

5. Pylons

Pylons是一个开源的Web应用框架，使用Python语言编写，它对WSGI标准进行了扩展应用，提升了重用性且将功能分割到独立的模块中，而且提供了在线调试器，易于错误跟踪!

python在web开发方面有着广泛的应用。鉴于各种各样的框架，对于开发者来说如何选择将成为一个问题。为此，我特此对比较常见的几种框架从性能、使用感受以及应用情况进行一个粗略的分析。

1 Django

Django是一个开放源代码的Web应用框架，由Python写成。采用了MTV的框架模式，即模型M，模板T和视图V。它最初是被开发来用于管理劳伦斯出版集团旗下的一些以新闻内容为主的网站的，即是CMS（内容管理系统）软件。Django与其他框架比较，它有个比较独特的特性，支持orm，将数据库的操作封装成为python，对于需要适用多种数据库的应用来说是个比较好的特性。不过这种特性，已经有其他库完成了，sqlalchemy.

2 Flask

Flask是一个使用 Python 编写的轻量级 Web 应用框架。其 WSGI 工具箱采用 Werkzeug ，模板引擎则使用 Jinja2 。Flask使用 BSD 授权。

Flask也被称为 “microframework” ，因为它使用简单的核心，用 extension 增加其他功能。Flask没有默认使用的数据库、窗体验证工具。

Flask 很轻，花很少的成本就能够开发一个简单的网站。非常适合初学者学习。Flask 框架学会以后，可以考虑学习插件的使用。例如使用 WTForm + Flask-WTForm 来验证表单数据，用 SQLAlchemy + Flask-SQLAlchemy 来对你的数据库进行控制。

推荐学习《python教程》

3 Tornado

Tornado是一种 Web 服务器软件的开源版本。Tornado 和现在的主流 Web 服务器框架（包括大多数 Python 的框架）有着明显的区别：它是非阻塞式服务器，而且速度相当快。

得利于其 非阻塞的方式和对epoll的运用，Tornado 每秒可以处理数以千计的连接，因此 Tornado 是实时 Web 服务的一个 理想框架。不过现在与众多的框架比较，Tornado已经被抛在了后面，Django已经超过了它，更不说其他框架了，只能说Tornado使用纯python开发的性能还是不能与其他框架借助于cython开发的性能相比。

4 web.py

web.py 是一个Python 的web 框架，它简单而且功能强大。web.py 是公开的，无论用于什么用途都是没有限制的。而且相当的小巧，应当归属于轻量级的web 框架。但这并不影响web.py 的强大，而且使用起来很简单、很直接。在实际应用上，web.py 更多的是学术上的价值，因为你可以看到更多web 应用的底层，这在当今“抽象得很好”的web 框架上是学不到的 ：）

5 Aiohttp

高性能异步web框架，既有客户端的也有服务端的，还支持web-socket

6 Sanic

与flask类似，并支持异步

7 Vibora

旨在成为最快的python web框架。vibora的高性能依赖于 cython实现的uvloop异步框架及cython实现的http_parser, 再加上一些cython构建的web组件，比如 模板，user-route等。目前还处于测试阶段。

8 Bottle

Bottle是一个简单高效的遵循WSGI的微型python Web框架。说微型，是因为它只有一个文件，除Python标准库外，它不依赖于任何第三方模块。

9 Falcon

Falcon是一个构建云API的高性能Python框架，它鼓励使用REST架构风格，尽可能以最少的力气做最多的事情。

10 weppy

性能优于flask的一个全栈web框架。