Flask 或 Django 简介：构建 Web 应用程序
网络开发领域提供了丰富的工具和框架，而 Python 作为一门多功能的语言，在构建健壮且可扩展的 Web 应用方面脱颖而出。本课程将作为你使用 Python 进行 Web 开发的入门指南，特别聚焦于两个流行的框架：Flask 和 Django。我们将探讨这些框架背后的基本概念，为你创建动态 Web 应用和 RESTful API 奠定基础。理解这些框架对于将 AI 模型集成到 Web 应用中至关重要，这是全栈 AI 开发的关键环节。
Web 框架简介：Flask 和 Django
Web 框架为构建 Web 应用程序提供结构，简化了路由、模板和数据库交互等常见任务。它们提供预构建的组件和工具，使开发者能够专注于应用程序的独特功能，而不是重新发明轮子。Flask 和 Django 是两个最流行的 Python Web 框架，每个都有其自身的优势和适用场景。
Flask：一个微框架
Flask 通常被描述为一个微框架，因为它只提供了构建 Web 应用所需的必要工具和库。它轻量级、灵活，并赋予开发者对其使用结构和组件的高度控制。
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Flask 的主要功能：
- 轻量级和灵活： Flask 的极简设计允许开发者选择他们需要的组件，使其非常适合小型项目或具有特定需求的应用。
- 路由： Flask 的路由系统允许你将 URL 映射到特定的函数，从而轻松定义应用程序的不同端点。
- 模板化： Flask 使用 Jinja2 作为其默认模板引擎，允许您通过在模板中嵌入 Python 代码来创建动态 HTML 页面。
- WSGI 兼容性： Flask 是一个符合 WSGI（Web 服务器网关接口）规范的框架，这意味着它可以在多种 Web 服务器上部署。
- 可扩展： Flask 的扩展系统允许您轻松地为应用程序添加功能，例如数据库集成、身份验证等。
示例： 想象一下你正在构建一个简单的个人网站。Flask 的轻量级特性让你能够快速为你的主页、关于页面和联系表单设置路由，而无需承担大型框架的额外负担。
反例： 如果你正在构建一个具有复杂用户管理、订单处理和产品目录的大型电子商务平台，与 Django 相比，Flask 可能需要更多的手动配置和外部库的集成。
Django：一个功能完备的框架
Django 是一个高级的 Python Web 框架，为构建复杂的 Web 应用程序提供了一套全面的工具和功能。它遵循“开箱即用”的理念，为用户认证、数据库管理和表单处理等常见任务提供了内置组件。
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Django 的主要功能：
- ORM（对象关系映射器）： Django 的 ORM 允许你使用 Python 代码与数据库交互，抽象了 SQL 的复杂性。
- 管理界面： Django 会自动生成一个管理界面，用于管理应用程序的数据，使创建、读取、更新和删除记录变得容易。
- 安全特性： Django 包含内置的安全特性，例如防范跨站脚本（XSS）、跨站请求伪造（CSRF）和 SQL 注入。
- 模板引擎： Django 有自己的模板引擎，它类似于 Jinja2，但有一些 Django 特有的功能。
- 可扩展性： Django 被设计用来处理大量的流量和数据，因此它适合构建可扩展的 Web 应用程序。
示例： 考虑构建一个社交网站。Django 的内置用户认证、数据库管理和安全功能将显著加快开发速度，并为复杂应用程序提供一个坚实的基础。
反例： 如果你正在创建一个功能简单、单页面的应用程序，Django 的丰富功能可能会过于繁琐，而 Flask 可能是一个更合适的选择。
在 Flask 和 Django 之间进行选择
Flask 和 Django 之间的选择取决于你项目的具体需求。
| 特性 | Flask | Django |
|---|---|---|
| 尺寸 | 微型框架 | 功能全面的框架 |
| 学习曲线 | 初始学习更简单 | 学习曲线更陡峭 |
| 灵活性 | 高度灵活，更多控制 | 灵活性较低，更具主观性 |
| 内置功能 | 极简，需要更多扩展 | 许多内置功能 |
| 用例 | 中小型应用程序，API | 大型复杂应用程序，内容管理系统 |
假设场景： 你需要构建一个简单的 API 端点，从传感器接收数据并将其存储在数据库中。Flask 的简单性和灵活性使它成为这项任务的理想选择。你可以快速设置一个路由，使用 SQLAlchemy（我们稍后会介绍）连接到数据库，并处理数据。
设置开发环境
在开始使用 Flask 或 Django 构建 Web 应用程序之前，你需要设置一个开发环境。这通常涉及安装 Python、创建虚拟环境以及安装必要的包。
安装 Python
如果你还没有安装 Python，可以从官方 Python 网站（https://www.python.org/downloads/）下载。确保下载最新版的稳定版 Python 3。
创建虚拟环境
虚拟环境是一个自包含的目录，其中包含特定的 Python 解释器以及为特定项目安装的任何包。这有助于将您项目的依赖项与其他项目以及系统范围的 Python 安装隔离开来。
要创建虚拟环境，您可以使用 Python 3 自带的 venv 模块。
python3 -m venv venv
此命令在名为 venv 的目录中创建一个虚拟环境。
要激活虚拟环境，请使用以下命令：
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在 macOS 和 Linux 上：
source venv/bin/activate -
在 Windows 上：
venv\Scripts\activate
虚拟环境激活后，您的 shell 提示符将带有环境的名称作为前缀（例如，(venv)）。
安装 Flask 或 Django
虚拟环境激活后，您可以使用 Python 包管理器 pip 安装 Flask 或 Django。
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要安装 Flask:
pip install flask -
要安装 Django:
pip install django
构建一个简单的"Hello, World!"应用程序
让我们使用 Flask 和 Django 创建一个基本的"Hello, World!"应用程序，以说明每个框架的基本概念。
Flask “你好，世界！”
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创建一个名为
app.py的文件：from flask import Flaskapp = Flask(__name__)@app.route('/') def hello_world():return 'Hello, World!'if __name__ == '__main__':app.run(debug=True)解释：
from flask import Flask: 从 flask 包中导入 Flask 类。app = Flask(__name__): 创建 Flask 类的实例。__name__参数是一个特殊的 Python 变量，表示当前模块的名称。@app.route('/'): 这是一个装饰器，告诉 Flask 哪个 URL 应该触发我们的函数。在这种情况下，/URL（根 URL）将触发hello_world()函数。def hello_world():: 当访问/URL 时，这个函数会被调用。它返回字符串 ‘Hello, World!’，这个字符串将在浏览器中显示。if __name__ == '__main__':: 这是一个标准的 Python 惯用法，确保只有在脚本直接运行时（而不是作为模块导入时）才会执行app.run()这一行。app.run(debug=True): 启动 Flask 开发服务器。参数debug=True启用调试模式，提供有用的错误信息，并在你修改代码时自动重新加载服务器。
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运行应用程序：
python app.py这将启动 Flask 开发服务器。打开你的网页浏览器并前往
http://127.0.0.1:5000/（或终端中显示的地址）。你应该能看到"Hello, World!"消息。
Django “你好，世界！”
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创建一个新的 Django 项目：
django-admin startproject helloworld cd helloworld这会创建一个名为
helloworld的新 Django 项目。 -
创建一个新的 Django 应用：
python manage.py startapp hello这会创建一个名为
hello的新 Django 应用。 -
编辑
helloworld/settings.py:在
INSTALLED_APPS列表中添加'hello'：INSTALLED_APPS = ['django.contrib.admin','django.contrib.auth','django.contrib.contenttypes','django.contrib.sessions','django.contrib.messages','django.contrib.staticfiles','hello', # Add this line ] -
创建一个名为
hello/views.py的文件：from django.http import HttpResponsedef hello_world(request):return HttpResponse("Hello, World!")解释：
from django.http import HttpResponse: 导入HttpResponse类，该类用于向客户端发送 HTTP 响应。def hello_world(request):: 当我们下一步定义的 URL 收到请求时，这个函数会被调用。它接受一个request对象作为参数，该对象包含了关于请求的信息。return HttpResponse("Hello, World!"): 这行代码创建了一个HttpResponse对象，其内容为字符串"Hello, World!"，并将其返回。这将作为发送给浏览器的响应。
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创建一个名为
hello/urls.py的文件：from django.urls import path from . import viewsurlpatterns = [path('', views.hello_world, name='hello_world'), ]解释：
from django.urls import path: 导入path函数，该函数用于定义 URL 模式。from . import views: 从当前目录（即hello应用）导入views模块。urlpatterns = [...]: 这个列表定义了hello应用的 URL 模式。path('', views.hello_world, name='hello_world'): 这行代码定义了一个 URL 模式，将根 URL（''）映射到hello_world视图函数，该函数位于views模块中。name参数用于为 URL 模式命名，该名称可用于在模板和其他代码部分中引用它。
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编辑
helloworld/urls.py:包含
hello应用的 URLs:from django.contrib import admin from django.urls import include, pathurlpatterns = [path('admin/', admin.site.urls),path('', include('hello.urls')), # Add this line ]解释：
from django.urls import include, path: 导入include函数，用于包含其他应用中的 URL 模式。path('', include('hello.urls')): 这行代码包含了在hello/urls.py文件中定义的 URL 模式。这意味着所有以/开头的 URL 都将由hello应用处理。
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运行迁移：
python manage.py migrate此命令应用任何待处理的数据库迁移。由于我们尚未定义任何模型，这将仅创建默认的 Django 表。
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运行开发服务器：
python manage.py runserver这将启动 Django 开发服务器。打开你的网页浏览器并前往
http://127.0.0.1:8000/。你应该能看到"Hello, World!"的消息。
路由和 URL 处理
路由是将 URL 映射到 Web 应用程序中特定函数或视图的过程。Flask 和 Django 都提供了定义路由和处理 URL 参数的机制。
Flask 路由
在 Flask 中，你使用 @app.route() 装饰器来定义路由。该装饰器以一个 URL 模式作为参数，并将其与一个函数关联起来。
from flask import Flaskapp = Flask(__name__)@app.route('/')
def index():return 'Index Page'@app.route('/hello')
def hello():return 'Hello, World'@app.route('/user/<username>')
def show_user_profile(username):# show the user profile for that userreturn f'User {username}'@app.route('/post/<int:post_id>')
def show_post(post_id):# show the post with the given id, the id is an integerreturn f'Post {post_id}'
解释：
@app.route('/'): 将根 URL（/）映射到index()函数。@app.route('/hello'): 将/helloURL 映射到hello()函数。@app.route('/user/<username>'): 将类似/user/john或/user/jane的 URL 映射到show_user_profile()函数。<username>部分是一个变量，将被作为参数传递给函数。@app.route('/post/<int:post_id>'): 将类似/post/123或/post/456的 URL 映射到show_post()函数。其中<int:post_id>部分是一个变量，它将被作为整数参数传递给该函数。而int:部分则指定该变量应为整数。
Django URL 处理
在 Django 中，你使用 urls.py 文件中的 path() 函数来定义 URL 模式。path() 函数接受一个 URL 模式、一个视图函数和一个可选的名称作为参数。
from django.urls import path
from . import viewsurlpatterns = [path('', views.index, name='index'),path('hello/', views.hello, name='hello'),path('user/<str:username>/', views.show_user_profile, name='show_user_profile'),path('post/<int:post_id>/', views.show_post, name='show_post'),
]
解释：
path('', views.index, name='index'): 将根 URL（/）映射到index视图函数。path('hello/', views.hello, name='hello'): 将/hello/URL 映射到hello视图函数。path('user/<str:username>/', views.show_user_profile, name='show_user_profile'): 将类似/user/john/或/user/jane/的 URL 映射到show_user_profile视图函数。其中<str:username>部分是一个变量，将被作为字符串参数传递给该函数。path('post/<int:post_id>/', views.show_post, name='show_post'): 将类似/post/123/或/post/456/的 URL 映射到show_post视图函数。<int:post_id>部分是一个变量，它将被作为整数参数传递给该函数。
模板化
模板化允许您通过在模板中嵌入 Python 代码来创建动态 HTML 页面。Flask 和 Django 都有自己的模板引擎。
Flask 模板（Jinja2）
Flask 使用 Jinja2 作为其默认模板引擎。Jinja2 允许你在模板中使用变量、循环和条件语句。
-
在您的
templates文件与app.py文件相同的目录下创建一个名为templates的目录。 -
在
templates目录下创建一个名为index.html的文件：<!DOCTYPE html> <html> <head><title>Flask Template Example</title> </head> <body><h1>Hello, {{ name }}!</h1><p>Welcome to my website.</p> </body> </html>解释：
{{ name }}: 这是一个 Jinja2 变量，它将被从 Python 代码中传递过来的name变量的值所替换。
-
修改你的
app.py文件：from flask import Flask, render_templateapp = Flask(__name__)@app.route('/template/<name>') def index(name):return render_template('index.html', name=name)if __name__ == '__main__':app.run(debug=True)解释：
from flask import Flask, render_template: 导入render_template函数，该函数用于渲染 Jinja2 模板。return render_template('index.html', name=name): 这行代码渲染了index.html模板，并将name变量传递给模板。
-
运行应用程序：
python app.py打开你的网页浏览器并前往
http://127.0.0.1:5000/template/John。你应该能看到 “Hello, John!” 的消息。
Django 模板
Django 有自己的模板引擎，它类似于 Jinja2，但有一些 Django 特有的功能。
-
在你的
hello应用目录中创建一个名为templates的目录。 -
在
templates目录下创建一个名为index.html的文件：<!DOCTYPE html> <html> <head><title>Django Template Example</title> </head> <body><h1>Hello, {{ name }}!</h1><p>Welcome to my website.</p> </body> </html>解释：
{{ name }}: 这是一个 Django 模板变量，它将被从 Python 代码中传递过来的name变量的值所替换。
-
修改你的
hello/views.py文件：from django.shortcuts import renderdef index(request, name):return render(request, 'index.html', {'name': name})解释：
from django.shortcuts import render: 导入render函数，该函数用于渲染 Django 模板。return render(request, 'index.html', {'name': name}): 这行代码渲染了index.html模板，并将name变量传递给模板。
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修改你的
hello/urls.py文件：from django.urls import path from . import viewsurlpatterns = [path('template/<str:name>/', views.index, name='index'), ] -
运行开发服务器：
python manage.py runserver打开你的网页浏览器并前往
http://127.0.0.1:8000/template/John/。你应该能看到 “Hello, John!” 的消息。
