【Python】300行代码搞定HTML模板渲染

一、前言

模板语言由HTML代码和逻辑控制代码组成，此处@PHP。通过模板语言可以快速的生成预想的HTML页面。应该算是后端渲染不可缺少的组成部分。

二、功能介绍

通过使用学习tornado、bottle的模板语言，我也效仿着实现可以独立使用的模板渲染的代码模块，模板语法来自tornado和bottle的语法。可以用来做一些简单的网页渲染，邮件内容生成等HTML显示方面。以下就是简单的语法使用介绍。

1.  变量。使用{{ }}包裹起来，里面的变量为Python传入。模板渲染时会将传入的变量转换成字符串并填入对应位置。

# 模板文件内容
<title>{{my_title}}</title>
<label>{{ session.name }}</label>
# py代码调用  t_html 为上面的内容
Template(t_html).render(my_title="标题", session = some_obj) 

 2. 转义。默认传入的数据都会进行HTML转义，可以使用{% raw value %}来将value的内容按原始字符串输出。

# 模板文件内容
<p>{% raw value %} </p>
# Py调用内容
Template(t_html).render(my_title="<label>显示标签</label>")

   3. 条件控制。支持Python的if，elif，else。条件代码需要放在{% %}内部，并且在条件结束后需要额外增加{% end %}，用于标识条件控制语句块范围。

# 模板文件内容
{% if a > 1%}
<label>A大于1</label>
{% else %}
<label>A小于或等于1</label>
{% end %}
# py调用
Template(t_html).render(a=1)

  4. 循环控制。支持Python的for和while。与条件控制一样也需要放在{% %}内部，并且结束处需要额外增加{% end %}，用于标识循环控制语句块的范围。

# 模板文件内容
{% for i in range(10) %}
  <label>当前序号:{{i+1}}</label>
{% end %}
# py调用
Template(t_html).render()  

 5. 变量声明。如果需要在模板文件内声明一个变量，方便使用时，可以通过set来实现。具体格式为{% set v = xx %}。通过set声明的变量整个模板文件中都可以使用，包括在条件控制和循环控制中作为条件判断也可以。

# 模板文件内容
{% set a = 1 %}
<label>a的值：{{a}}</label>

三、源码

这个模板语言模块是在Python2.7上开发使用的，如果要在Python3+上使用需要对str和bytes进行一些处理即可，由于没有引用任何其他模块，可以很好的独立使用。

  1 # -*- coding:utf-8 -*-
  2
  3 """ 模板语言"""
  4
  5 # TOKEN相关的定义
  6 TOKEN_S_BRACE = "{"
  7 TOKEN_S_BLOCK = "%"
  8 TOKEN_EXPRESSION_L = "{{"
  9 TOKEN_EXPRESSION_R = "}}"
 10 TOKEN_BLOCK_L = "{%"
 11 TOKEN_BLOCK_R = "%}"
 12 TOKEN_KEY_SET = "set"
 13 TOKEN_KEY_RAW = "raw"
 14 TOKEN_KEY_IF = "if"
 15 TOKEN_KEY_ELIF = "elif"
 16 TOKEN_KEY_ELSE = "else"
 17 TOKEN_KEY_FOR = "for"
 18 TOKEN_KEY_WHILE = "while"
 19 TOKEN_KEY_END = "end"
 20 TOKEN_KEY_BREAK = "break"
 21 TOKEN_KEY_CONTINUE = "continue"
 22 TOKEN_SPACE = " "
 23 TOKEN_COLON = ":"
 24 # Token标记 {{}} {% %}
 25 TOKEN_FLAG_SET = {TOKEN_S_BRACE, TOKEN_S_BLOCK}
 26 # 简单的语句
 27 TOKEN_KEY_SET_SIMPLE_EXPRESSION = {TOKEN_KEY_SET, TOKEN_KEY_RAW}
 28 # 前置条件
 29 TOKEN_KEY_PRE_CONDITION = {
 30     # end 必须在if/elif/else/for/while 后面
 31     TOKEN_KEY_END: {TOKEN_KEY_IF, TOKEN_KEY_ELIF, TOKEN_KEY_ELSE,
 32                     TOKEN_KEY_FOR, TOKEN_KEY_WHILE},
 33     # elif 必须在if 后面
 34     TOKEN_KEY_ELIF: {TOKEN_KEY_IF},
 35     # else 必须在if/elif 后面
 36     TOKEN_KEY_ELSE: {TOKEN_KEY_IF, TOKEN_KEY_ELIF, TOKEN_KEY_FOR, TOKEN_KEY_WHILE},
 37 }
 38 # 循环语句
 39 TOKEN_KEY_LOOP = {TOKEN_KEY_WHILE, TOKEN_KEY_FOR}
 40 # 循环的控制break continue
 41 TOKEN_KEY_LOOP_CTRL = {TOKEN_KEY_BREAK, TOKEN_KEY_CONTINUE}
 42
 43 class ParseException(Exception):
 44     pass
 45
 46 class TemplateCode(object):
 47     def __init__(self):
 48         self.codeTrees = {"parent": None, "nodes": []}
 49         self.cursor = self.codeTrees
 50         self.compiled_code = None
 51
 52     def create_code(self):
 53         """创建一个代码子块"""
 54         child_codes = {"parent": self.cursor, "nodes": []}
 55         self.cursor["nodes"].append(child_codes)
 56         self.cursor = child_codes
 57
 58     def close_code(self):
 59         """ 关闭一个代码子块 """
 60         assert self.cursor["parent"] is not None, "overflow"
 61         self.cursor = self.cursor["parent"]
 62
 63     def append_text(self, text):
 64         """ 添加文本 """
 65         # 排除空行
 66         self.cursor["nodes"].append("_add(%r)" % text)
 67
 68     def append_express(self, express, raw=False):
 69         """ 表达式 """
 70         if raw:
 71             temp_exp = "_t_exp = _str_(%s)" % express
 72         else:
 73             temp_exp = "_t_exp = _esc_(%s)" % express
 74         self.cursor["nodes"].append(temp_exp)
 75         self.cursor["nodes"].append("_add(_t_exp)")
 76
 77     def append_statement(self, statement):
 78         """ 语句 """
 79         temp_statement = "%s" % statement
 80         self.cursor["nodes"].append(temp_statement)
 81
 82     def reset(self):
 83         self.codeTrees = {"parent": None, "nodes": []}
 84         self.cursor = self.codeTrees
 85         self.compiled_code = None
 86
 87     def build_code(self, filename):
 88         temp_code_buff = []
 89         self.write_buff_with_indent(temp_code_buff, "def _template_render():", 0)
 90         self.write_buff_with_indent(temp_code_buff, "_codes = []", 4)
 91         self.write_buff_with_indent(temp_code_buff, "_add = _codes.append", 4)
 92         self.write_codes(temp_code_buff, self.codeTrees, 4)
 93         self.write_buff_with_indent(temp_code_buff, "return ''.join(_codes)", 4)
 94         temp_code = "".join(temp_code_buff)
 95         self.compiled_code = compile(temp_code,filename, "exec", dont_inherit=True)
 96
 97     def write_codes(self, code_buff, codes, indent):
 98         for node in codes.get("nodes", []):
 99             if isinstance(node, dict):
100                 self.write_codes(code_buff, node, indent+4)
101             else:
102                 self.write_buff_with_indent(code_buff, node, indent)
103
104     def generate(self, **kwargs):
105         temp_namespace = {}
106         temp_namespace['_str_'] = self.to_utf8
107         temp_namespace['_esc_'] = self.to_safe_utf8
108         temp_namespace.update(kwargs)
109         exec(self.compiled_code, temp_namespace)
110         return temp_namespace['_template_render']()
111
112     @staticmethod
113     def write_buff_with_indent(code_buff, raw_str, indent):
114         """"""
115         temp = (" " * indent) + raw_str + "\n"
116         code_buff.append(temp)
117
118     @staticmethod
119     def to_utf8(raw_str):
120         """ 转换 """
121         if isinstance(raw_str, str):
122             return raw_str
123         elif isinstance(raw_str, bytes):
124             return raw_str.decode()
125         return str(raw_str)
126
127     @staticmethod
128     def to_safe_utf8(raw_str):
129         """ 过滤html转义 """
130         text = TemplateCode.to_utf8(raw_str)
131         return text.replace("&", "&amp;").replace("<", "&lt;").replace(">", "&gt;")
132 class Template(object):
133     """模板类"""
134     def __init__(self, input_obj,filename="<string>", **namespace):
135         """模板初始化"""
136         self.namespace = {}
137         self.namespace.update(namespace)
138         # 将数据丢进去解析生成编译代码
139         self.lexer = TemplateLexer(input_obj, filename)
140
141     def render(self, **kwargs):
142         """渲染模板 """
143         temp_name_space = {}
144         temp_name_space.update(self.namespace)
145         temp_name_space.update(kwargs)
146         # 执行渲染
147         return self.lexer.render(**kwargs)
148
149 class TemplateLexer(object):
150     """模板语法分析器 """
151     def __init__(self, input_obb, filename="<string>"):
152         if hasattr(input_obb, "read"):
153             self.raw_string = input_obb.read()
154         else:
155             self.raw_string = input_obb
156         self.filename = filename
157         # 记录当前的位置
158         self.pos = 0
159         # 记录原始数据的总长度
160         self.raw_str_len = len(self.raw_string)
161         # 记录解析的数据
162         self.code_data = TemplateCode()
163         # 开始解析
164         self.parse_template()
165
166     def match(self, keyword, pos=None):
167         return self.raw_string.find(keyword, pos if pos is not None else self.pos)
168
169     def cut(self, size=-1):
170         """剪取数据 size切割数据的大小，-1表示全部"""
171         if size == -1:
172             new_pos = self.raw_str_len
173         else:
174             new_pos = self.pos + size
175         s = self.raw_string[self.pos: new_pos]
176         self.pos = new_pos
177         return s
178
179     def remaining(self):
180         """获取剩余大小 """
181         return self.raw_str_len - self.pos
182
183     def function_brace(self):
184         """ 获取{{  / {% """
185         skip_index = self.pos
186         while True:
187             index = self.match(TOKEN_S_BRACE, skip_index)  # {% {{
188             # 没找到
189             if index == -1:
190                 return None, -1
191             # 末尾
192             if index >= self.raw_str_len:
193                 return None, -1
194             # 匹配类型
195             next_value = self.raw_string[index + 1:index + 2]
196             if next_value not in TOKEN_FLAG_SET:
197                 skip_index = index + 1
198                 # 说明不是关键类型
199                 continue
200             brace = self.raw_string[index: index + 2]
201             return brace, index
202         return None, -1
203
204     def read_content_with_token(self, index, begin_token, end_token):
205         """
206         读取匹配token的内容
207         """
208         end_index = self.match(end_token)
209         if end_index == -1:
210             return ParseException("{0} missing end token {1}".format(begin_token, end_token))
211         # 过滤 begin_token
212         self.pos = index + len(begin_token)
213         content = self.cut(end_index - self.pos)
214         # 去除末尾 end_token
215         self.cut(len(end_token))
216         return content
217
218     def add_simple_block_statement(self, operator, suffix):
219         if not suffix:
220             raise ParseException("{0} missing content".format(operator))
221         if operator == TOKEN_KEY_SET:
222             self.code_data.append_statement(suffix)
223         elif operator == TOKEN_KEY_RAW:
224             self.code_data.append_express(suffix, True)
225         else:
226             raise ParseException("{0} is undefined".format(operator))
227
228     def parse_template(self):
229         """解析模板 """
230         # TODO 检查模板文件是否更改过，如果没有则不需要重新解析
231         self.code_data.reset()
232         # 解析模板原文件
233         self.__parse()
234         # 生成编译code
235         self.__compiled_code()
236
237     def render(self, **kwargs):
238         return self.code_data.generate(**kwargs)
239
240     def __parse(self, control_operator=None, in_loop=False):
241         """开始解析"""
242         while True:
243             if self.remaining() <= 0:
244                 if control_operator or in_loop:
245                     raise ParseException("%s missing {%% end %%}" % control_operator)
246                 break
247             # 读取 {{ {%
248             brace, index = self.function_brace()
249             # 说明没有找到
250             if not brace:
251                 text = self.cut(index)
252                 self.code_data.append_text(text)
253                 continue
254             else:
255                 text = self.cut(index - self.pos)
256                 if text:
257                     self.code_data.append_text(text)
258
259             if brace == TOKEN_EXPRESSION_L:
260                 content = self.read_content_with_token(index, TOKEN_EXPRESSION_L, TOKEN_EXPRESSION_R).strip()
261                 if not content:
262                     raise ParseException("Empty Express")
263                 self.code_data.append_express(content)
264                 continue
265             elif brace == TOKEN_BLOCK_L:
266                 content = self.read_content_with_token(index, TOKEN_BLOCK_L, TOKEN_BLOCK_R).strip()
267                 if not content:
268                     raise ParseException("Empty block")
269
270                 # 得到表达式 for x in x ;  if x ;  elif x ;  else ;  end ;  set ;  while x ;
271                 operator, _, suffix = content.partition(TOKEN_SPACE)
272                 if not operator:
273                     raise ParseException("block missing operator")
274
275                 suffix = suffix.strip()
276                 # 简单语句，set / raw
277                 if operator in TOKEN_KEY_SET_SIMPLE_EXPRESSION:
278                     self.add_simple_block_statement(operator, suffix)
279                 elif operator in TOKEN_KEY_LOOP_CTRL:
280                     if not in_loop:
281                         raise ParseException("{0} must in loop block".format(operator))
282                     self.code_data.append_statement(operator)
283                 else:
284                     # 控制语句 检查匹配if 后面可以跟elif/else
285                     pre_condition = TOKEN_KEY_PRE_CONDITION.get(operator, None)
286                     if pre_condition:
287                         # 里面就是elif/else/end
288                         if control_operator not in pre_condition:
289                             raise ParseException("{0} must behind with {1}".format(operator, pre_condition))
290                         elif operator == TOKEN_KEY_END:
291                             # 遇到{% end %}则结束
292                             self.code_data.close_code()
293                             return
294                         else:
295                             # 由于是依据if 进入 来计算elif ，因此elif与if是同级的
296                             self.code_data.close_code()
297                             self.code_data.append_statement(content + TOKEN_COLON)
298                             self.code_data.create_code()
299                             self.__parse(operator, in_loop or (operator in TOKEN_KEY_LOOP))
300                             break
301                     # 添加控制语句及内部语句体 if for while
302                     self.code_data.append_statement(content + TOKEN_COLON)
303                     self.code_data.create_code()
304                     self.__parse(operator, in_loop or (operator in TOKEN_KEY_LOOP))
305             else:
306                 raise ParseException("Unkown brace")
307         return
308
309     def __compiled_code(self):
310         """生成 编译code """
311         self.code_data.build_code(self.filename)
312 if __name__ == "__main__":
313         t = Template("<html>{{hello}}</html>")
314         t.render(hello="你好"