给初学者的示例: 什么是 WSGI？

PEP-3333 详细描述了 WSGI 协议规范。WSGI 是 Python Web Server Gateway Interface（Python 服务器网关协议）的缩写，是一个描述如何在 Web 服务器与 Python 应用之间交互的接口规范。因此，我们将讨论并理解如何以代码的形式实现 WSGI 协议。你可以在我的 GitHub 仓库中获得所有的源码。

让我们一起来探讨应用程序与服务器吧。

• 应用程序是可调用的，它有且仅接收两个参数，例如 application(environ, start_response)。并且这两个参数只能作为位置参数传入。
• 应用程序必须被多次调用，因为所有的服务器/网关（除了 CGI）都将发出这种重复的请求。
• environ 是一个字典参数，它包含 CGI 风格的环境变量。它必须使用 Python 内置的字典类型，并允许应用程序以任何方式修改它。字典还包括某些 WSGI 变量，它的命名需要符合相应的规范，例如：

environ = {k: v for k, v in os.environ.items()}
environ['wsgi.input'] = self.rfile
environ['wsgi.errors'] = sys.stderr
environ['wsgi.version'] = (1, 0)
environ['wsgi.multithread'] = False
environ['wsgi.multiprocess'] = True
environ['wsgi.run_once'] = True
environ['wsgi.url_scheme'] = 'http'

• start_response 参数也是一个可调用参数，它接收两个必须的未知的参数（status 和 response_header）和一个可选参数（exc_info=None）。status 是一个 HTTP 状态字符串，response_headers 是一个描述了 HTTP 响应头部（header_name，header_value）的元组列表。
• start_response 必须返回一个 callable，这个 callable 需要一个位置参数：一个二进制字符串作为 HTTP 响应的主体。
• 如果应用程序返回的迭代对象拥有一个关闭方法，则无论请求是否正常完成，服务器必须在当前请求结束后调用该方法。

• 接收 HTTP 请求并返回 HTTP 响应。
• 提供 environ 数据并执行回调函数 start_response。
• 调用 WSGI 应用程序并传递 environ 和 start_response 参数。

对于某些应用程序，单个对象可能扮演着服务器的角色，同时也可以作为某些服务器相关的应用程序。WSGI 应用程序相当于 WSGI 服务器，WSGI 服务器又等效于 WSGI 应用程序。

让我们手写一个示例代码

所有手写代码都在我的 GitHub 仓库 中，代码如下所示：

以下列出执行应用程序的三种方式：

def simple_app(environ, start_response):
    '''通过定义函数实现应用程序'''

status = '200 OK'
    headers = [('Content-type', 'text/plain; charset=utf-8')]
    start_response(status, headers)
    return ['hello,world\n'.encode('utf-8')]


class IterSimpleApp(object):
    '''可迭代类'''

def __init__(self, environ, start_response):
        self.environ = environ
        self.start_response = start_response

def __iter__(self):
        status = '200 OK'
        response_headers = [
            ('Content-type', 'text/plain; charset=utf-8')
        ]
        self.start_response(status, response_headers)
        yield 'hello,world\n'.encode('utf-8')


class InstSimpleApp(object):
    '''可调用实例'''

def __call__(self, environ, start_response):
        status = '200 OK'
        response_headers = [
            ('Content-type', 'text/plain; charset=utf-8'),
        ]
        start_response(status, response_headers)
        yield 'hello,world\n'.encode('utf-8')

一个用于认证的中间件示例代码如下所示：

class AuthMiddleware(object):
    '''用于认证过滤的中间件示例'''

def __init__(self,app):
        self.app=app

def __call__(self,environ,start_response):
        auth = environ.get('wsgi.authentication', None)
        if not auth or auth != 'zosionlee':
            start_response(
                '403 Forbidden',
                [('Content-Type', 'text/plain; charset=utf-8')]
            )
            return [
                'No authentication, forbidden.\n'.encode('utf-8')
            ]
        return self.app(environ, start_response)

自定义服务器模块比较复杂，主要使用了下列 Python 原生库：

• 使用 os 模块获取 environ。
• 使用 sys 来设置错误输出。
• 通过事件循环实现 IO 多路复用的选择器。
• 使用 socket 通信。

关于定制服务器，实际上 Python 实现了一个 WSGI 协议库，用于在开发环境中使用，例如 wsgiref。我在这里阐述服务器只是为了方便你更好地理解 WSGI 服务器是如何实现的。

让我们来看看 wsgiref

wsgiref 基于 socketserver 库，所以让我们先来看看 socketserver。

socketserver 的类图如下：

基于对 socketserver 的分析和理解，wsgiref 是这样实现 WSGI 协议的：

让我们总结一下

• PEP-3333 详细描述了 WSGI。
• 我们已经讨论了 WSGI 服务器与应用程序。
• 我们大致地看了 wsgiref，并了解了 WSGIServer 和 WSGIRequestHandler 的交互过程。
• 根据 WSGI 协议的描述，我们手写代码实现了应用程序与服务器。

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