Python 项目实践三（Web应用程序）第一篇

一 Djangao入门

当今的网站实际上都是富应用程序（rich application），就像成熟的桌面应用程序一样。Python提供了一组开发Web应用程序的卓越工具。在本章中，你将学习如何使用Django（http://djangoproject.com/）来开发一个名为“学习笔记”（Learning Log）的项目，这是一个在线日志系统，让你能够记录所学习的有关特定主题的知识。我们将为这个项目制定规范，然后为应用程序使用的数据定义模型。我们将使用Django的管理系统来输入一些初始数据，再学习编写视图和模板，让Django能够为我们的网站创建网页。
Django是一个Web框架——一套用于帮助开发交互式网站的工具。Django能够响应网页请求，还能让你更轻松地读写数据库、管理用户等。

1 准备工作

1.1 建立虚拟环境

要使用Django，首先需要建立一个虚拟工作环境。虚拟环境是系统的一个位置，你可以在其中安装包，并将其与其他Python包隔离。将项目的库与其他项目分离是有益的，且为了以后将“学习笔记”部署到服务器，这也是必须的。

为项目新建一个目录，将其命名为learning_log，再在终端中切换到这个目录，并创建一个虚拟环境。如果你使用的是Python 3，可使用如下命令来创建虚拟环境：

learning_log$ python -m venv ll_env

1.2 激活虚拟环境

建立虚拟环境后，需要使用下面的命令激活它：

命令ll_env\Scripts\activate

1.3 安装Django

(ll_env)learning_log$ pip install Django

以上三个步骤在我电脑操作为下图：

1.4 在Django中创建项目

在依然处于活动的虚拟环境的情况下（ll_env包含在括号内），执行如下命令来新建一个项目：

(ll_env)learning_log$ django-admin.py startproject learning_log .

(ll_env)learning_log$ ls
learning_log ll_env manage.py
 (ll_env)learning_log$ ls learning_log
__init__.py settings.py urls.py wsgi.py

django-admin.py startproject learning_log .让Django新建一个名为learning_log的项目。这个命令末尾的句点让新项目使用合适的目录结构，这样开发完成后可轻松地将应用程序部署到服务器。

运行了命令ls（在Windows系统上应为dir），结果表明Django新建了一个名为learning_log的目录。它还创建了一个名为manage.py的文件，这是一个简单的程序，它接受命令并将其交给Django的相关部分去运行。我们将使用这些命令来管理诸如使用数据库和运行服务器等任务。

目录learning_log包含4个文件，其中最重要的是settings.py、urls.py和wsgi.py。文件settings.py指定Django如何与你的系统交互以及如何管理项目。在开发项目的过程中，我们将修改其中一些设置，并添加一些设置。文件urls.py告诉Django应创建哪些网页来响应浏览器请求。文件wsgi.py帮助Django提供它创建的文件，这个文件名是web server gateway interface（Web服务器网关接口）的首字母缩写。如下图：

1.5 创建数据库

Django将大部分与项目相关的信息都存储在数据库中，因此我们需要创建一个供Django使用的数据库。为给项目“学习笔记”创建数据库，请在处于活动虚拟环境中的情况下执行下面的命令：
(11_env) D:\study\python\code\learning_log> python manage.py migrate

如下图：

我们将修改数据库称为迁移数据库。首次执行命令migrate时，将让Django确保数据库与项目的当前状态匹配。在使用SQLite（后面将更详细地介绍）的新项目中首次执行这个命令时，Django将新建一个数据库。Django指出它将创建必要的数据库表，用于存储我们将在这个项目（Synchronize unmigrated apps，同步未迁移的应用程序）中使用的信息，再确保数据库结构与当前代码（Apply all migrations，应用所有的迁移）匹配。Django又创建了一个文件——db.sqlite3。SQLite是一种使用单个文件的数据库，是编写简单应用程序的理想选择，因为它让你不用太关注数据库管理的问题。

1.6 检查项目

下面来核实Django是否正确地创建了项目。为此，可执行命令runserver，如下所示：

Django启动一个服务器，让你能够查看系统中的项目，了解它们的工作情况。当你在浏览器中输入URL以请求网页时，该Django服务器将进行响应：生成合适的网页，并将其发送给浏览器。

现在打开一款Web浏览器，并输入URL：http://localhost:8000/；如果这不管用，请输入http://127.0.0.1:8000/。如下图：

2 创建应用程序

Django项目由一系列应用程序组成，它们协同工作，让项目成为一个整体。我们暂时只创建一个应用程序，它将完成项目的大部分工作。在后面，我们将再添加一个管理用户账户的应用程序。
当前，在前面打开的终端窗口中应该还运行着runserver。请再打开一个终端窗口（或标签页），并切换到manage.py所在的目录。激活该虚拟环境，再执行命令startapp：

D:\study\python\code\learning_log>D:\study\python\code\learning_log\11_env\Scripts\activate
(11_env) D:\study\python\code\learning_log>dir
 Volume in drive D is New Volume
 Volume Serial Number is 98C0-1AEA

 Directory of D:\study\python\code\learning_log

01/02/2018  04:11 PM    <DIR>          .
01/02/2018  04:11 PM    <DIR>          ..
01/02/2018  03:56 PM    <DIR>          11_env
01/02/2018  04:11 PM           131,072 db.sqlite3
01/02/2018  04:11 PM    <DIR>          learning_log
01/02/2018  04:02 PM               559 manage.py
               2 File(s)        131,631 bytes
               4 Dir(s)  955,714,387,968 bytes free

(11_env) D:\study\python\code\learning_log>python manage.py startapp learning_logs

(11_env) D:\study\python\code\learning_log>dir
 Volume in drive D is New Volume
 Volume Serial Number is 98C0-1AEA

 Directory of D:\study\python\code\learning_log

01/02/2018  04:31 PM    <DIR>          .
01/02/2018  04:31 PM    <DIR>          ..
01/02/2018  03:56 PM    <DIR>          11_env
01/02/2018  04:11 PM           131,072 db.sqlite3
01/02/2018  04:11 PM    <DIR>          learning_log
01/02/2018  04:31 PM    <DIR>          learning_logs
01/02/2018  04:02 PM               559 manage.py
               2 File(s)        131,631 bytes
               5 Dir(s)  955,714,383,872 bytes free

(11_env) D:\study\python\code\learning_log>dir learning_logs
 Volume in drive D is New Volume
 Volume Serial Number is 98C0-1AEA

 Directory of D:\study\python\code\learning_log\learning_logs

01/02/2018  04:31 PM    <DIR>          .
01/02/2018  04:31 PM    <DIR>          ..
01/02/2018  04:31 PM                66 admin.py
01/02/2018  04:31 PM               105 apps.py
01/02/2018  04:31 PM    <DIR>          migrations
01/02/2018  04:31 PM                60 models.py
01/02/2018  04:31 PM                63 tests.py
01/02/2018  04:31 PM                66 views.py
01/02/2018  04:31 PM                 0 __init__.py
               6 File(s)            360 bytes
               3 Dir(s)  955,714,383,872 bytes free

(11_env) D:\study\python\code\learning_log>

命令startapp appname让Django建立创建应用程序所需的基础设施。如果现在查看项目目录，将看到其中新增了一个文件夹learning_logs。打开这个文件夹，看看Django都创建了什么。其中最重要的文件是models.py、admin.py和views.py。我们将使用models.py来定义我们要在应用程序中管理的数据。admin.py和views.py将在稍后介绍。

2.1 定义模型

我们来想想涉及的数据。每位用户都需要在学习笔记中创建很多主题。用户输入的每个条目都与特定主题相关联，这些条目将以文本的方式显示。我们还需要存储每个条目的时间戳，以便能够告诉用户各个条目都是什么时候创建的。

from django.db import models

# Create your models here.

class Topic(models.Model):
    '''用户学习的主题'''
    text = models.CharField(max_length=200)
    date_added = models.DateTimeField(auto_now_add=True)

    def __str__(self):
        '''返回模型的字符串表示'''
        return self.text

（1）导入了模块models，还让我们创建自己的模型。模型告诉Django如何处理应用程序中存储的数据。在代码层面，模型就是一个类，就像前面讨论的每个类一样，包含属性和方法。

（2）Topic类，它继承了Model——Django中一个定义了模型基本功能的类。Topic类只有两个属性：text和date_added。

2.2 激活模型

要使用模型，必须让Django将应用程序包含到项目中。为此，打开settings.py（它位于目录learning_log/learning_log中），你将看到一个这样的片段，即告诉Django哪些应用程序安装在项目中：

# Application definition
INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    #我的应用程序
    'learning_logs'
]

这是一个元组，告诉Django项目是由哪些应用程序组成的。请在INSTALLED_APPS中添加：

#我的应用程序
'learning_logs'

接下来，需要让Django修改数据库，使其能够存储与模型Topic相关的信息。为此，在终端窗口中执行下面的命令：

(11_env) D:\study\python\code\learning_log>python manage.py makemigrations learning_logs
Migrations for 'learning_logs':
  learning_logs\migrations\0001_initial.py
    - Create model Topic

(11_env) D:\study\python\code\learning_log>

命令makemigrations让Django确定该如何修改数据库，使其能够存储与我们定义的新模型相关联的数据。输出表明Django创建了一个名为0001_initial.py的迁移文件，这个文件将在数据库中为模型Topic创建一个表。下面来应用这种迁移，让Django替我们修改数据库：

这个命令的大部分输出都与我们首次执行命令migrate的输出相同。我们需要检查的是最后的输出行，在这里，Django确认为learning_logs应用迁移时一切正常（OK），每当需要修改“学习笔记”管理的数据时，都采取如下三个步骤：修改models.py；对learning_logs调用makemigrations；让Django迁移项目。

2.3 Django管理网站

为应用程序定义模型时，Django提供的管理网站（admin site）让你能够轻松地处理模型。网站的管理员可使用管理网站，但普通用户不能使用。在本节中，我们将建立管理网站，并通过它使用模型Topic来添加一些主题。

2.3.1 创建超级用户

Django允许你创建具备所有权限的用户——超级用户。权限决定了用户可执行的操作。为在Django中创建超级用户，请执行下面的命令并按提示做：

密码为：admin123456

2.3.2 向网站注册模型

Django自动在管理网站中添加了一些模型，如User和Group，但对于我们创建的模型，必须手工进行注册。我们创建应用程序learning_logs时，Django在models.py所在的目录中创建了一个名为admin.py的文件,为向管理网站注册Topic，请输入下面的代码：

from django.contrib import admin

# Register your models here.

from learning_logs.models import Topic

admin.site.register(Topic)

这些代码导入我们要注册的模型Topic，再使用admin.site.register()让Django通过管理网站管理我们的模型。现在，使用超级用户账户访问管理网站：访问http://localhost:8000/admin/，并输入你刚创建的超级用户的用户名和密码，这个网页让你能够添加和修改用户和用户组，还可以管理与刚才定义的模型Topic相关的数据.如下

2.3.3 添加主题

单击Topics进入主题网页，它几乎是空的，这是因为我们还没有添加任何主题。单击Add，你将看到一个用于添加新主题的表单。在第一个方框中输入Chess，再单击Save，这将返回到主题管理页面，其中包含刚创建的主题。下面再创建一个主题，以便有更多的数据可供使用。再次单击Add，并创建另一个主题RockClimbing。当你单击Save时，将重新回到主题管理页面，其中包含主题Chess和Rock Climbing。如下图：

2.4 定义模型Entry

要记录学到的国际象棋和攀岩知识，需要为用户可在学习笔记中添加的条目定义模型。每个条目都与特定主题相关联，这种关系被称为多对一关系，即多个条目可关联到同一个主题。下面是模型Entry的代码：

from django.db import models

# Create your models here.

class Topic(models.Model):
    '''用户学习的主题'''
    text = models.CharField(max_length=200)
    date_added = models.DateTimeField(auto_now_add=True)

    def __str__(self):
        '''返回模型的字符串表示'''
        return self.text

class Entry(models.Model):
    '''学到的有关某个主题的具体知识'''
    topic = models.ForeignKey(Topic,on_delete=models.CASCADE)
    text = models.TextField()
    date_added = models.DateTimeField(auto_now_add=True)

    class Meta:
        verbose_name_plural ='entries'

    def __str__(self):
        """返回模型的字符串表示"""
        return self.text[:50] + "..."

书中这句date_added = models.DateTimeField(auto_now_add=True)会报错，改成上面的即可。

2.5迁移模型

由于我们添加了一个新模型，因此需要再次迁移数据库。你将慢慢地对这个过程了如指掌：修改models.py ， 执行命令python manage.py makemigrations app_name ， 再执行命令pythonmanage.py migrate。

2.6 向管理网站注册Entry

我们还需要注册模型Entry。为此，需要将admin.py修改成类似于下面这样：

from django.contrib import admin
from learning_logs.models import Topic, Entry
admin.site.register(Topic)
admin.site.register(Entry)

返回到http://localhost/admin/，你将看到learning_logs下列出了Entries。单击Entries的Add链接，或者单击Entries再选择Add entry。你将看到一个下拉列表，让你能够选择要为哪个主题创建条目，还有一个用于输入条目的文本框。从下拉列表中选择Chess，并添加一个条目。下面是我添加的第一个条目。

再来创建一个国际象棋条目，并创建一个攀岩条目，以提供一些初始数据。下面是第二个国际象棋条目。继续往下开发“学习笔记”时，这三个条目可为我们提供使用的数据。

2.7 Django shell

输入一些数据后，就可通过交互式终端会话以编程方式查看这些数据了。这种交互式环境称为Django shell，是测试项目和排除其故障的理想之地。下面是一个交互式shell会话示例：

在活动的虚拟环境中执行时，命令python manage.py shell启动一个Python解释器，可使用它来探索存储在项目数据库中的数据。

今天就先写到这里吧，有空继续学习！