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Django框架介绍（非常详细）

基于 Python 语言的 Web 框架有很多，Django 框架是其中应用范围最广、性能最优异、最具发展前景的一款。当今，许多非常成功的 Web 网站和移动 App 都是基于 Django 框架开发的，如 Instagram、豆瓣等。

本节将介绍 Django 框架的基础、Django 框架的设计原理，以及 MVC 与 MTV 两种模式之间的区别。学习 Django 框架开发需要提前了解这些理论知识。

Django的诞生和发展

Django 框架最初的诞生，主要是用来开发和管理 Lawrence Publishing Group（劳伦斯出版集团）旗下新闻网站的一款软件，是一款属于 CMS（Content Management System，内容管理系统）类的软件，并于 2005 年 7 月取得了 BSD 许可证下的发布权限。之后，经过开发人员的不断努力，Django 1.0 版于 2008 年 9 月正式发布。

BSD 许可证是一种开源许可证，可以简单理解为我们常说的开源协议，常见的5种开源协议有 BSD、Apache、GPL、LGPL 和 MIT。

Django 框架的设计初衷是为了简便、快速地开发出易于维护的数据库驱动型网站，其所独具的代码复用功能，支持将各种组件以“插件”方式嵌入到整个应用框架，从而极大地提高了应用开发的效率。Django 框架自身具有很强大的扩展性，在开源社区中存在有许多功能强大的第三方插件，开发人员可以非常方便地以“即插即用”的方式应用到自己的项目中。

Django 框架主要用于开发数据库驱动型网站，因此其具有十分强大的数据库方面的功能。使用 Python 类的继承方式，仅仅通过几行代码就可以获取一个完整的、动态的数据库操作接口（Database API）。开发人员还可以通过执行 SQL 语句，实现数据模型与数据库的解耦（即数据模型的设计不需要依赖于特定的数据库），通过简单地配置就可以轻松更换不同类型的数据库。

近年来，Django 框架的发展势头非常迅猛，版本的更新迭代速度非常快，这可能也是得益于 Python 编程语言地位的不断上升。图 1 描述的就是由 Django 官方网站提供的、最新的产品发布路线图。


图 1 Django产品发布路线图

目前最新的 Django 版本是 3.0+，在未来 5 年的规划中，Django 框架将会更新到 5.0+ 版本。

MTV设计原理

相信大多数的 Web 开发者对于 MVC（Model、View、Controller）设计模式都不陌生，该设计模式已经成为 Web 框架中一种事实上的标准了，Django 框架自然也是一个遵循 MVC 设计模式的框架。

不过从严格意义上讲，Django 框架采用了一种更为特殊的 MTV 设计模式，其中的“M”代表模型、“V”代表视图、“T”代表模板。MTV 模式本质上也是基于 MVC 模式的，是从 MVC 模式变化而来的。

那么，MTV 模式的具体内容是什么呢？下面，我们将 MTV 拆分开来逐一进行详细介绍。
此外，MTV 模式还需要一个 URL 分发器，其作用是将 URL 页面请求分发给不同的 V 视图（View）去处理，然后 V 视图（View）再调用相应的 M 模型（Model）和 T 模板（Template）。其实仔细品味可以发现，这个 URL 分发器所实现的就是 MVC 模式下控制器（Controller）设计的功能。URL 分发器的设计机制是使用正则表达式来匹配 URL，然后再调用相应的 Python 函数方法。

任何一个 Web 前端设计模式，都离不开控制器（Controller）这个模块，其代表着业务处理的核心部分。我们在 MTV 模式中看不到控制器（Controller）的设计，并不是 Django 框架没有设计该模块，而恰恰是将该模块的功能封装在底层了。这样做的好处就是，将开发人员从烦琐的控制层逻辑中解脱出来，通过编写更少的代码来实现用户需求，而控制层逻辑交由 Django 框架底层自动完成，大大地提高了开发人员的开发效率。

MTV 模式的响应原理如图 2 所示：


图 2 MTV模式响应原理

T 模板（Template）接收用户输入后交由 V 视图（View）去处理，V 视图（View）负责连接 M 模型（Model）进行数据操作、并将操作返回的结果再传送给 T 模板（Template）进行展示。以上就是 Django 框架的 MTV 模式的基本工作原理。

Django框架的View视图展示机制

Django 框架采用了 MTV 设计模式，在工作机制上自然也有些特别之处，其中最显著的就是 V 视图（View）部分。请读者再看一下图 2 中的描述，MTV 模式中的 V 视图（View）是不负责处理用户输入的，这一点就是 MTV 模式特殊之处。

Django 框架下的 V 视图（View）不负责处理用户输入，只负责选择要展示的数据并传递到 T 模板（Template）上。然后，由 T 模板（Template）负责展示数据（展示效果），并最终呈现给终端用户。进一步来讲，就是 Django 框架将 MVC 中的 V 视图（View）解构为 V 视图和 T 模板两个部分，分别用于实现“展现数据”和“如何展现”这两部分功能，这样 T 模板（Template）可以根据用户需求来随时更换，而不仅仅限制于内置的模板。

Django 框架的视图展示流程如图 3 所示：


图 3 Django视图展示

在 Django 服务器启动时，会自动加载在同一目录下的配置文件（settings.py），该配置文件涵盖了项目所需的全部配置参数。其中，最重要的配置参数就是“ROOT_URLCONF”，定义了 Django 服务器使用哪个 Python 模块来用作本项目的 URLConf（一般默认为 urls.py）。

当用户在浏览器（Web Browser）中访问 url 时，Django 服务器会接收到一个 HTTP 请求，通过服务器端特定的 Handler（ModPythonHandler），创建 HttpRequest 并传递给中间组件（Request Midware）进行处理，这些中间组件起着功能增强的作用。

Django 服务器会根据 ROOT_URLCONF 配置的参数来加载 URLConf；然后按顺序逐个匹配 URLConf 中的 URLpatterns，如果匹配成功，则会调用相关联的 View 视图中间件函数，并将 HttpRequest 对象作为第一个参数向下传递；最后，通过 View 视图返回一个 HttpResponse 对象（通常是 Response）。

另外，Django 框架还实现了完整的异常处理机制，其主要是通过异常处理中间件（Exception Midware）来实现的。当系统出现异常时，异常处理中间件（Exception Midware）会截获并判断异常类型，从而返回异常错误（404 或 500 等）信息。

Django框架的用户操作流程

Django 框架设计的 MTV 模式也是基于传统的 MVC 模式的，本质上也是为了各组件之间保持松耦合关系，只是定义上有些许不同。MVC 模式之所以能够成为 Web 框架最流行的设计标准，也是因为其比较完美地契合了用户的操作流程。

MVC 模式是软件工程中的一种通用的软件架构模式，同样也适用于 Web 应用程序。MVC 将 Web 框架分为三个基本部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller），并以一种插件式的、松耦合的方式连接在一起。

在 MVC 模式中，模型（Model）负责编写具体的程序功能，建立业务对象与数据库的映射（ORM）；视图（View）为图形界面，负责与用户的交互（HTML页面）；控制器（Controller）负责转发请求，并对请求进行处理。

MVC 模式的用户操作流程如图 4 所示：


图 4 MVC模式用户操作流程

Django 框架的 MTV 模式用户操作流程，本质上与 MVC 模式的用户操作流程是一样的，也是为了在各组件间保持松耦合关系。二者只是定义上有些不同，如前文中介绍的，Django 框架的 MTV 模式指的是 M 模型（Model）、T 模板（Template）和 V 视图（View）。最重要的是，MTV 模式另外实现了一个 URL 分发器模块，其作用是将每一个 URL 页面请求分发给相应的 V 视图（View）进行处理，然后再由 V 视图（View）去调用相应的 M 模型（Model）和 T 模板（Template）。

Django 框架用户操作流程如图 5 所示：


图 5 Django框架用户操作流程制

如图 5 中的描述，用户通过浏览器向服务器端的 URL 分发器模块发起一个 URL 请求（request），这个 URL 请求会去访问视图函数（View.py）进行匹配，再进一步通过数据模型（Models）访问数据库进行数据操作，然后将操作结果逐级返回到模板（Template），并最终返回网页给用户。

Django框架的主要特点

这里给大家介绍 Django 框架的主要特点，其他一些小优点，读者在学习过程中会慢慢体会：

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