HTTP协议和WEB框架

一、HTTP协议

　　<<HTTP权威指南>>读书笔记：https://www.cnblogs.com/qcssmd/p/5508150.html

一、HTTP简介

　　HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写,是用于从万维网（WWW:World Wide Web ）服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

　　HTTP是一个基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）。

　　HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版，HTTP/1.1的规范化工作正在进行之中，而且HTTP-NG(Next Generation of HTTP)的建议已经提出。

　　HTTP协议工作于客户端-服务端架构为上。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求。Web服务器根据接收到的请求后，向客户端发送响应信息。

二、HTTP特点

　　1、简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。

由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。

　　2、灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Conten-Type加以标记。

　　3、无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求、服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

　　4、无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指对于事务处理没有记忆能力。

缺少状态意味着若后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时，它的应答就较快。

三、HTTP原理

　　HTTP协议定义Web客户端如何从Web服务器请求Web页面，以及服务器如何把Web页面传送给客户端。HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求报文，请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。服务器以一个状态行作为响应，响应的内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。

　　1、HTTP请求/响应的步骤

　　　　1、客户端连接到Web服务器

　　一个HTTP客户端，通常是浏览器，与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP套接字连接。例如，http://www.oakcms.cn。

　　　　2、发送HTTP请求

　　通过TCP套接字，客户端向Web服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由请求行、请求头部、空行和请求数据4部分组成。

　　　　3、服务器接受请求并返回HTTP响应

　　Web服务器解析请求，定位请求资源。服务器将资源复本写到TCP套接字，由客户端读取。一个响应由状态行、响应头部、空行和响应数据4部分组成。

　　　　4、释放连接TCP连接

　　若connection 模式为close，则服务器主动关闭TCP连接，客户端被动关闭连接，释放TCP连接;若connection 模式为keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求;

　　　　5、客户端浏览器解析HTML内容

　　客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML，根据HTML的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。

　　2、应用：在浏览器地址栏键入URL，按下回车之后会经历以下流程：

　　　　1、浏览器向 DNS 服务器请求解析该 URL 中的域名所对应的 IP 地址；

　　　　2、解析出 IP 地址后，根据该 IP 地址和默认端口 80，和服务器建立TCP连接；

　　　　3、浏览器发出读取文件(URL 中域名后面部分对应的文件)的HTTP 请求，该请求报文作为 TCP 三次握手的第三个报文的数据发送给服务器；

　　　　4、服务器对浏览器请求作出响应，并把对应的 html 文本发送给浏览器；

　　　　5、释放 TCP连接；

　　　　6、浏览器将该 html 文本并显示内容。

四、HTTP请求协议

　　1、请求协议遵循的格式如下：

请求首行；        // 请求方式 请求路径 协议和版本，例如：GET /index.html HTTP/1.1

请求头信息；      // 请求头名称:请求头内容，即为key:value格式，例如：Host:localhost

空行；           // 用来与请求体分隔开

请求体。         // GET没有请求体，只有POST有请求体。

　　浏览器发送给服务器的内容就这个格式的，如果不是这个格式服务器将无法解读！

　　2、请求方法　　

　　在HTTP协议中，请求有很多请求方法，其中最为常用的就是GET和POST。

　　　　1、get请求

GET /562f25980001b1b106000338.jpg HTTP/1.1

Host    img.mukewang.com

User-Agent    Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/51.0.2704.106 Safari/537.36

Accept    image/webp,image/*,*/*;q=0.8

Referer    http://www.imooc.com/

Accept-Encoding    gzip, deflate, sdch

Accept-Language    zh-CN,zh;q=0.8

HTTP默认的请求方法就是GET
* 没有请求体
* 数据量有限制！
* GET请求数据会暴露在浏览器的地址栏中

GET请求常用的操作：
1. 在浏览器的地址栏中直接给出URL，那么就一定是GET请求
2. 点击页面上的超链接也一定是GET请求
3. 提交表单时，表单默认使用GET请求，但可以设置为POST

请求头：　　

1、Host

请求的web服务器域名地址

2、User-Agent

HTTP客户端运行的浏览器类型的详细信息。通过该头部信息，web服务器可以判断出http请求的客户端的浏览器的类型。

3、Accept

指定客户端能够接收的内容类型，内容类型的先后次序表示客户都接收的先后次序

4、Accept-Lanuage

指定HTTP客户端浏览器用来展示返回信息优先选择的语言

5、Accept-Encoding

指定客户端浏览器可以支持的web服务器返回内容压缩编码类型。表示允许服务器在将输出内容发送到客户端以前进行压缩，以节约带宽。

而这里设置的就是客户端浏览器所能够支持的返回压缩格式。

6、Accept-Charset

HTTP客户端浏览器可以接受的字符编码集

7、Content-Type

显示此HTTP请求提交的内容类型。一般只有post提交时才需要设置该属性

有关Content-Type属性值有如下两种编码类型：

（1）“application/x-www-form-urlencoded”： 表单数据向服务器提交时所采用的编码类型，默认的缺省值就是“application/x-www-form-urlencoded”。

     然而，在向服务器发送大量的文本、包含非ASCII字符的文本或二进制数据时这种编码方式效率很低。

（2）“multipart/form-data”： 在文件上载时，所使用的编码类型应当是“multipart/form-data”，它既可以发送文本数据，也支持二进制数据上载。

当提交为表单数据时，可以使用“application/x-www-form-urlencoded”；当提交的是文件时，就需要使用“multipart/form-data”编码类型。

　　　　2、post请求

POST / HTTP1.1

Host:www.wrox.com

User-Agent:Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.648; .NET CLR 3.5.21022)

Content-Type:application/x-www-form-urlencoded

Content-Length:40

Connection: Keep-Alive

name=Professional%20Ajax&publisher=Wiley

五、HTTP响应协议

　　1、响应格式

　　一般情况下，服务器接收并处理客户端发过来的请求后会返回一个HTTP的响应消息。

　　HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。

　　2、范例

HTTP/1.1 200 OK

Date: Fri, 22 May 2009 06:07:21 GMT

Content-Type: text/html; charset=UTF-8

<html>

      <head></head>

      <body>

            <!--body goes here-->

      </body>

</html>

　　第一部分：状态行，由HTTP协议版本号，状态码，状态消息三部分组成。

　　第一行为状态行，（HTTP/1.1）表明HTTP版本为1.1版本，状态码为200，状态消息为（ok）

　　第二部分：消息报头，用来说明客户端要使用的一些附加信息

　　第二行和第三行为消息报头，
　　Date:生成响应的日期和时间；Content-Type:指定了MIME类型的HTML(text/html),编码类型是UTF-8

　　第三部分：空行，消息报头后面的空行是必须的

　　第四部分：响应正文，服务器返回给客户端的文本信息。

　　空行后面的html部分为响应正文。

　　3、响应状态码

　　状态码分类：

状态代码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，共分五种类别:

1xx：指示信息--表示请求已接收，继续处理

2xx：成功--表示请求已被成功接收、理解、接受

3xx：重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作

4xx：客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现

5xx：服务器端错误--服务器未能实现合法的请求

　　常见状态码：

200 OK                        //客户端请求成功

400 Bad Request               //客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解

401 Unauthorized              //请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用

403 Forbidden                 //服务器收到请求，但是拒绝提供服务

404 Not Found                 //请求资源不存在，eg：输入了错误的URL

500 Internal Server Error     //服务器发生不可预期的错误

503 Server Unavailable        //服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正

　　更多的状态码链接：http://www.runoob.com/http/http-status-codes.html

　　4、GET与POST请求的区别

　　GET请求：注意最后一行是空行

GET /books/?sex=man&name=Professional HTTP/1.1

Host: www.wrox.com

User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.7.6)

Gecko/20050225 Firefox/1.0.1

Connection: Keep-Alive

　　POST

POST / HTTP/1.1

Host: www.wrox.com

User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.7.6)

Gecko/20050225 Firefox/1.0.1

Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

Content-Length: 40

Connection: Keep-Alive

name=Professional%20Ajax&publisher=Wiley

　　1、GET提交，请求的数据会附在URL之后（就是把数据放置在HTTP协议头中），以?分割URL和传输数据，多个参数用&连接；例如：login.action?name=hyddd&password=idontknow&verify=%E4%BD%A0 %E5%A5%BD。如果数据是英文字母/数字，原样发送，如果是空格，转换为+，如果是中文/其他字符，则直接把字符串用BASE64加密，得出如： %E4%BD%A0%E5%A5%BD，其中％XX中的XX为该符号以16进制表示的ASCII。

　　POST提交：把提交的数据放置在是HTTP包的包体中。上文示例中红色字体标明的就是实际的传输数据

因此，GET提交的数据会在地址栏中显示出来，而POST提交，地址栏不会改变。

　　2、传输数据的大小：首先声明：HTTP协议没有对传输的数据大小进行限制，HTTP协议规范也没有对URL长度进行限制。

　　而在实际开发中存在的限制主要有：

GET:特定浏览器和服务器对URL长度有限制，例如 IE对URL长度的限制是2083字节(2K+35)。对于其他浏览器，如Netscape、FireFox等，理论上没有长度限制，其限制取决于操作系统的支持。

因此对于GET提交时，传输数据就会受到URL长度的限制。

POST:由于不是通过URL传值，理论上数据不受限。但实际各个WEB服务器会规定对post提交数据大小进行限制，Apache、IIS6都有各自的配置。

　　GET和POST的区别

GET提交的数据会放在URL之后，以?分割URL和传输数据，参数之间以&相连，如EditPosts.aspx?name=test1&id=123456. POST方法是把提交的数据放在HTTP包的Body中.
GET提交的数据大小有限制（因为浏览器对URL的长度有限制），而POST方法提交的数据没有限制.
GET方式需要使用Request.QueryString来取得变量的值，而POST方式通过Request.Form来获取变量的值。
GET方式提交数据，会带来安全问题，比如一个登录页面，通过GET方式提交数据时，用户名和密码将出现在URL上，如果页面可以被缓存或者其他人可以访问这台机器，就可以从历史记录获得该用户的账号和密码.

二、WEB应用和WEB框架

一、WEB应用

　　对于所有的web应用，本质上其实就是一个socket服务端，用户的浏览器其实就是一个socket客户端。

import socket

def handle_request(client):

    buf = client.recv(1024)

    client.send("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n".encode("utf8"))

    client.send("<h1 style='color:red'>Hello, yuan</h1>".encode("utf8"))

def main():

    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    sock.bind(('localhost',8001))

    sock.listen(5)

    while True:

        connection, address = sock.accept()

        handle_request(connection)

        connection.close()

if __name__ == '__main__':

    main()

　　最简单的web应用就是HTML用文件保存好，用一个线程的HTTP服务器软件，接收用户请求，从文件中读取HTML，返回。

　　若要动态生成HTML，就需要把上述步骤自己来实现。不过，接收HTTP请求、解析。HTTP请求、发送HTTP响应都是苦力活，若自己来写这些底层代码，还没开始写动态HTML呢，就的花个月去读HTTP规范。

　　正确的做法是底层代码由专门的服务器软件实现，我们用Python专注于生成HTML文档。因为我们不希望接触到TCP连接、HTTP原始请求和响应格式，所以，需要一个统一的接口，让我们专心用Python编写Web业务。

　　这个接口就是WSGI：Web Server Gateway Interface。

二、wsgiref模块

from wsgiref.simple_server import make_server

def application(environ, start_response):

    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])

    return [b'<h1>Hello, web!</h1>']

httpd = make_server('', 8080, application)

print('Serving HTTP on port 8000...')

# 开始监听HTTP请求:

httpd.serve_forever()

三、web框架

　　manage.py

from wsgiref.simple_server import make_server

#  request            response

from app01.views import *

from app01 import urls

def routers():

    URLpattern=urls.URLpattern

    return URLpattern

def applications(environ,start_response):

    path=environ.get("PATH_INFO")

    print("path",path)

    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html'),('Charset', 'utf8')])

    urlpattern=routers()

    func=None

    for item in urlpattern:

        if path==item[0]:

            func=item[1]

            break

    if func:

        return [func(environ)]

    else:

        return [b"<h1>404!<h1>"]

    # return [b"<h1>hello world<h1>"]

if __name__ == '__main__':

    t=make_server("",8810,applications)

    print("server is working...")

    t.serve_forever()