Python 与 HTTP：Web 开发的黄金搭档（前言）

在当今的 Web 开发领域，Python 凭借其简洁的语法、丰富的库和强大的社区支持，已成为最受欢迎的编程语言之一。而 HTTP（超文本传输协议）作为 Web 的基石，是所有 Web 应用程序进行通信的基础。将 Python 与 HTTP 结合，就如同为 Web 开发插上了翅膀，让开发者能够轻松构建各种 Web 应用、服务和工具。

Python 提供了多个与 HTTP 相关的库，从底层的 socket 模块到功能强大的 requests 库，再到各种 Web 框架（如 Django、Flask、FastAPI 等），为开发者提供了丰富的选择。这些工具使得 Python 开发者可以轻松地：

  • 发送 HTTP 请求： 模拟浏览器行为，向 Web 服务器发送各种类型的请求（GET、POST、PUT、DELETE 等），获取网页内容、提交表单数据、上传文件等。
  • 处理 HTTP 响应： 解析服务器返回的响应，提取所需的数据（HTML、JSON、XML 等），处理状态码、头部信息等。
  • 构建 Web 服务器： 使用 Web 框架快速搭建 Web 应用或 API 服务，处理客户端请求，生成动态内容。
  • 进行网络爬虫： 抓取网页数据，进行数据分析、信息提取等。
  • 测试 Web 应用： 模拟客户端行为，对 Web 应用进行自动化测试。
  • 开发 RESTful API： 构建符合 REST 架构风格的 API，实现前后端分离。

本文将重点介绍 Python 在 HTTP 编程方面的应用，涵盖以下内容：

  • Python 内置的 http 模块和 urllib 库的基本用法。
  • 第三方库 requests 的详细介绍和高级用法，它是 Python 中最受欢迎的 HTTP 客户端库。
  • 如何使用 Python 处理 HTTP 请求和响应的各个方面，包括头部、状态码、Cookie、会话等。
  • 如何使用 Python 构建简单的 Web 服务器和客户端。
  • Python 在 Web 框架（如 Flask、Django）中处理 HTTP 请求的原理。
  • Python 在网络爬虫、API 开发、Web 测试等方面的应用案例。

通过本文的学习，读者将能够掌握 Python 中 HTTP 编程的核心技术，了解如何利用 Python 强大的工具集来处理各种 Web 相关的任务。无论您是 Web 开发新手，还是有经验的 Python 开发者，都能从本文中获益，提升您的 Web 开发技能。让我们一起探索 Python 与 HTTP 的结合，开启 Web 开发的精彩之旅！

目录

一、搭建python自带静态web服务器

1. 静态Web服务器是什么？

2. 如何搭建Python自带的静态Web服务器

3. 访问搭建的静态Web服务器

4. 查看浏览器和搭建的静态Web服务器的通信过程

二、静态web服务器-返回固定页面数据

1. 开发自己的静态Web服务器

2. 静态Web服务器-返回固定页面数据的示例代码

三、静态web服务器-返回指定页面数据

1. 静态Web服务器的问题

 2. 静态Web服务器-返回指定页面数据的示例代码

四、静态web服务器-多任务实现

1. 静态Web服务器的问题

2. 静态Web服务器-多任务版的示例代码

五、静态web服务器-面向对象开发

1. 以面向对象的方式开发静态Web服务器

2. 静态Web服务器-面向对象开发的示例代码

六、静态web服务器-命令行启动动态绑定端口号

1. 开发命令行启动动态绑定端口号的静态web服务器

2. 静态Web服务器-命令行启动动态绑定端口号的示例代码

 

系列文章目录

一、搭建python自带静态web服务器

1. 静态Web服务器是什么？

可以为发出请求的浏览器提供静态文档的程序。

平时我们浏览百度新闻数据的时候，每天的新闻数据都会发生变化，那访问的这个页面就是动态的，而我们开发的是静态的，页面的数据不会发生变化。

2. 如何搭建Python自带的静态Web服务器

搭建Python自带的静态Web服务器使用 python3 -m http.server 端口号, 效果图如下:

-m选项说明:

-m表示运行包里面的模块，执行这个命令的时候，需要进入你自己指定静态文件的目录，然后通过浏览器就能访问对应的 html文件了，这样一个静态的web服务器就搭建好了。

3. 访问搭建的静态Web服务器

通过浏览器访问搭建的静态Web服务器，效果图如下:

4. 查看浏览器和搭建的静态Web服务器的通信过程

查看http的通信过程,效果图如下:

二、静态web服务器-返回固定页面数据

1. 开发自己的静态Web服务器

实现步骤:

  1. 编写一个TCP服务端程序
  2. 获取浏览器发送的http请求报文数据
  3. 读取固定页面数据，把页面数据组装成HTTP响应报文数据发送给浏览器。
  4. HTTP响应报文数据发送完成以后，关闭服务于客户端的套接字。

2. 静态Web服务器-返回固定页面数据的示例代码

import socket


if __name__ == '__main__':
    # 创建tcp服务端套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用, 程序退出端口立即释放
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
    # 绑定端口号
    tcp_server_socket.bind(("", 9000))
    # 设置监听
    tcp_server_socket.listen(128)
    while True:
        # 等待接受客户端的连接请求
        new_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
        # 代码执行到此，说明连接建立成功
        recv_client_data = new_socket.recv(4096)
        # 对二进制数据进行解码
        recv_client_content = recv_client_data.decode("utf-8")
        print(recv_client_content)

        with open("static/index.html", "rb") as file:
            # 读取文件数据
            file_data = file.read()


        # 响应行
        response_line = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
        # 响应头
        response_header = "Server: PWS1.0\r\n"

        # 响应体
        response_body = file_data

        # 拼接响应报文
        response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode("utf-8") + response_body
        # 发送数据
        new_socket.send(response_data)

        # 关闭服务与客户端的套接字
        new_socket.close()

三、静态web服务器-返回指定页面数据

1. 静态Web服务器的问题

目前的Web服务器，不管用户访问什么页面，返回的都是固定页面的数据，接下来需要根据用户的请求返回指定页面的数据

返回指定页面数据的实现步骤:

  1. 获取用户请求资源的路径
  2. 根据请求资源的路径，读取指定文件的数据
  3. 组装指定文件数据的响应报文，发送给浏览器
  4. 判断请求的文件在服务端不存在，组装404状态的响应报文，发送给浏览器

 2. 静态Web服务器-返回指定页面数据的示例代码

import socket


def main():
    # 创建tcp服务端套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用, 程序退出端口立即释放
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
    # 绑定端口号
    tcp_server_socket.bind(("", 9000))
    # 设置监听
    tcp_server_socket.listen(128)
    while True:
        # 等待接受客户端的连接请求
        new_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
        # 代码执行到此，说明连接建立成功
        recv_client_data = new_socket.recv(4096)
        if len(recv_client_data) == 0:
            print("关闭浏览器了")
            new_socket.close()
            return

        # 对二进制数据进行解码
        recv_client_content = recv_client_data.decode("utf-8")
        print(recv_client_content)
        # 根据指定字符串进行分割， 最大分割次数指定2
        request_list = recv_client_content.split(" ", maxsplit=2)

        # 获取请求资源路径
        request_path = request_list[1]
        print(request_path)

        # 判断请求的是否是根目录，如果条件成立，指定首页数据返回
        if request_path == "/":
            request_path = "/index.html"

        try:
            # 动态打开指定文件
            with open("static" + request_path, "rb") as file:
                # 读取文件数据
                file_data = file.read()
        except Exception as e:
            # 请求资源不存在，返回404数据
            # 响应行
            response_line = "HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"
            # 响应头
            response_header = "Server: PWS1.0\r\n"
            with open("static/error.html", "rb") as file:
                file_data = file.read()
            # 响应体
            response_body = file_data

            # 拼接响应报文
            response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode("utf-8") + response_body
            # 发送数据
            new_socket.send(response_data)
        else:
            # 响应行
            response_line = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
            # 响应头
            response_header = "Server: PWS1.0\r\n"

            # 响应体
            response_body = file_data

            # 拼接响应报文
            response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode("utf-8") + response_body
            # 发送数据
            new_socket.send(response_data)
        finally:
            # 关闭服务与客户端的套接字
            new_socket.close()

if __name__ == '__main__':
    main()

四、静态web服务器-多任务实现

1. 静态Web服务器的问题

目前的Web服务器，不能支持多用户同时访问，只能一个一个的处理客户端的请求，那么如何开发多任务版的web服务器同时处理 多个客户端的请求?

可以使用多线程，比进程更加节省内存资源。

多任务版web服务器程序的实现步骤:

  1. 当客户端和服务端建立连接成功，创建子线程，使用子线程专门处理客户端的请求，防止主线程阻塞。

  2. 把创建的子线程设置成为守护主线程，防止主线程无法退出。

2. 静态Web服务器-多任务版的示例代码

import socket
import threading


# 处理客户端的请求
def handle_client_request(new_socket):
    # 代码执行到此，说明连接建立成功
    recv_client_data = new_socket.recv(4096)
    if len(recv_client_data) == 0:
        print("关闭浏览器了")
        new_socket.close()
        return

    # 对二进制数据进行解码
    recv_client_content = recv_client_data.decode("utf-8")
    print(recv_client_content)
    # 根据指定字符串进行分割， 最大分割次数指定2
    request_list = recv_client_content.split(" ", maxsplit=2)

    # 获取请求资源路径
    request_path = request_list[1]
    print(request_path)

    # 判断请求的是否是根目录，如果条件成立，指定首页数据返回
    if request_path == "/":
        request_path = "/index.html"

    try:
        # 动态打开指定文件
        with open("static" + request_path, "rb") as file:
            # 读取文件数据
            file_data = file.read()
    except Exception as e:
        # 请求资源不存在，返回404数据
        # 响应行
        response_line = "HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"
        # 响应头
        response_header = "Server: PWS1.0\r\n"
        with open("static/error.html", "rb") as file:
            file_data = file.read()
        # 响应体
        response_body = file_data

        # 拼接响应报文
        response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode("utf-8") + response_body
        # 发送数据
        new_socket.send(response_data)
    else:
        # 响应行
        response_line = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
        # 响应头
        response_header = "Server: PWS1.0\r\n"

        # 响应体
        response_body = file_data

        # 拼接响应报文
        response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode("utf-8") + response_body
        # 发送数据
        new_socket.send(response_data)
    finally:
        # 关闭服务与客户端的套接字
        new_socket.close()


# 程序入口函数
def main():
    # 创建tcp服务端套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用, 程序退出端口立即释放
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
    # 绑定端口号
    tcp_server_socket.bind(("", 9000))
    # 设置监听
    tcp_server_socket.listen(128)

    while True:
        # 等待接受客户端的连接请求
        new_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
        print(ip_port)
        # 当客户端和服务器建立连接程，创建子线程
        sub_thread = threading.Thread(target=handle_client_request, args=(new_socket,))
        # 设置守护主线程
        sub_thread.setDaemon(True)
        # 启动子线程执行对应的任务
        sub_thread.start()


if __name__ == '__main__':
    main()

五、静态web服务器-面向对象开发

1. 以面向对象的方式开发静态Web服务器

实现步骤:

  1. 把提供服务的Web服务器抽象成一个类(HTTPWebServer)
  2. 提供Web服务器的初始化方法，在初始化方法里面创建socket对象
  3. 提供一个开启Web服务器的方法，让Web服务器处理客户端请求操作。

2. 静态Web服务器-面向对象开发的示例代码

import socket
import threading


# 定义web服务器类
class HttpWebServer(object):
    def __init__(self):
        # 创建tcp服务端套接字
        tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        # 设置端口号复用, 程序退出端口立即释放
        tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
        # 绑定端口号
        tcp_server_socket.bind(("", 9000))
        # 设置监听
        tcp_server_socket.listen(128)
        # 保存创建成功的服务器套接字
        self.tcp_server_socket = tcp_server_socket

    # 处理客户端的请求
    @staticmethod
    def handle_client_request(new_socket):
        # 代码执行到此，说明连接建立成功
        recv_client_data = new_socket.recv(4096)
        if len(recv_client_data) == 0:
            print("关闭浏览器了")
            new_socket.close()
            return

        # 对二进制数据进行解码
        recv_client_content = recv_client_data.decode("utf-8")
        print(recv_client_content)
        # 根据指定字符串进行分割， 最大分割次数指定2
        request_list = recv_client_content.split(" ", maxsplit=2)

        # 获取请求资源路径
        request_path = request_list[1]
        print(request_path)

        # 判断请求的是否是根目录，如果条件成立，指定首页数据返回
        if request_path == "/":
            request_path = "/index.html"

        try:
            # 动态打开指定文件
            with open("static" + request_path, "rb") as file:
                # 读取文件数据
                file_data = file.read()
        except Exception as e:
            # 请求资源不存在，返回404数据
            # 响应行
            response_line = "HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"
            # 响应头
            response_header = "Server: PWS1.0\r\n"
            with open("static/error.html", "rb") as file:
                file_data = file.read()
            # 响应体
            response_body = file_data

            # 拼接响应报文
            response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode("utf-8") + response_body
            # 发送数据
            new_socket.send(response_data)
        else:
            # 响应行
            response_line = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
            # 响应头
            response_header = "Server: PWS1.0\r\n"

            # 响应体
            response_body = file_data

            # 拼接响应报文
            response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode("utf-8") + response_body
            # 发送数据
            new_socket.send(response_data)
        finally:
            # 关闭服务与客户端的套接字
            new_socket.close()

    # 启动web服务器进行工作
    def start(self):
        while True:
            # 等待接受客户端的连接请求
            new_socket, ip_port = self.tcp_server_socket.accept()
            # 当客户端和服务器建立连接程，创建子线程
            sub_thread = threading.Thread(target=self.handle_client_request, args=(new_socket,))
            # 设置守护主线程
            sub_thread.setDaemon(True)
            # 启动子线程执行对应的任务
            sub_thread.start()


# 程序入口函数
def main():
    # 创建web服务器对象
    web_server = HttpWebServer()
    # 启动web服务器进行工作
    web_server.start()


if __name__ == '__main__':
    main()

六、静态web服务器-命令行启动动态绑定端口号

1. 开发命令行启动动态绑定端口号的静态web服务器

实现步骤:

  1. 获取执行python程序的终端命令行参数
  2. 判断参数的类型，设置端口号必须是整型
  3. 给Web服务器类的初始化方法添加一个端口号参数，用于绑定端口号

2. 静态Web服务器-命令行启动动态绑定端口号的示例代码

import socket
import threading
import sys


# 定义web服务器类
class HttpWebServer(object):
    def __init__(self, port):
        # 创建tcp服务端套接字
        tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        # 设置端口号复用, 程序退出端口立即释放
        tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
        # 绑定端口号
        tcp_server_socket.bind(("", port))
        # 设置监听
        tcp_server_socket.listen(128)
        # 保存创建成功的服务器套接字
        self.tcp_server_socket = tcp_server_socket

    # 处理客户端的请求
    @staticmethod
    def handle_client_request(new_socket):
        # 代码执行到此，说明连接建立成功
        recv_client_data = new_socket.recv(4096)
        if len(recv_client_data) == 0:
            print("关闭浏览器了")
            new_socket.close()
            return

        # 对二进制数据进行解码
        recv_client_content = recv_client_data.decode("utf-8")
        print(recv_client_content)
        # 根据指定字符串进行分割， 最大分割次数指定2
        request_list = recv_client_content.split(" ", maxsplit=2)

        # 获取请求资源路径
        request_path = request_list[1]
        print(request_path)

        # 判断请求的是否是根目录，如果条件成立，指定首页数据返回
        if request_path == "/":
            request_path = "/index.html"

        try:
            # 动态打开指定文件
            with open("static" + request_path, "rb") as file:
                # 读取文件数据
                file_data = file.read()
        except Exception as e:
            # 请求资源不存在，返回404数据
            # 响应行
            response_line = "HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"
            # 响应头
            response_header = "Server: PWS1.0\r\n"
            with open("static/error.html", "rb") as file:
                file_data = file.read()
            # 响应体
            response_body = file_data

            # 拼接响应报文
            response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode("utf-8") + response_body
            # 发送数据
            new_socket.send(response_data)
        else:
            # 响应行
            response_line = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
            # 响应头
            response_header = "Server: PWS1.0\r\n"

            # 响应体
            response_body = file_data

            # 拼接响应报文
            response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode("utf-8") + response_body
            # 发送数据
            new_socket.send(response_data)
        finally:
            # 关闭服务与客户端的套接字
            new_socket.close()

    # 启动web服务器进行工作
    def start(self):
        while True:
            # 等待接受客户端的连接请求
            new_socket, ip_port = self.tcp_server_socket.accept()
            # 当客户端和服务器建立连接程，创建子线程
            sub_thread = threading.Thread(target=self.handle_client_request, args=(new_socket,))
            # 设置守护主线程
            sub_thread.setDaemon(True)
            # 启动子线程执行对应的任务
            sub_thread.start()


# 程序入口函数
def main():

    print(sys.argv)
    # 判断命令行参数是否等于2,
    if len(sys.argv) != 2:
        print("执行命令如下: python3 xxx.py 8000")
        return

    # 判断字符串是否都是数字组成
    if not sys.argv[1].isdigit():
        print("执行命令如下: python3 xxx.py 8000")
        return

    # 获取终端命令行参数
    port = int(sys.argv[1])
    # 创建web服务器对象
    web_server = HttpWebServer(port)
    # 启动web服务器进行工作
    web_server.start()


if __name__ == '__main__':
    main()

 

系列文章目录

python网络编程(一),tcp协议的引入

python网络编程(二),编写tcp协议程序

python网络编程(三),HTTP协议

python网络编程(四),HTTP协议的python应用

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