Python Web Development

什么是 Django Web 框架？

Web 框架是旨在支持 Web 应用程序开发的软件工具，包括 Web 服务、资源和 API。 它们通常是完整的软件包，包含最佳做法、工具、测试资源和库，可以简化应用构建。 

框架提供了清晰的结构，通常遵循常见的 MVC（模型-视图-控制器）设计模式（或可辨的变体），能够在不同框架之间快速切换。

这篇博文介绍的工具是 Django，这个开源 Python Web 框架以支持快速、安全的应用开发而闻名。 无论您是初学者、成熟的开发者，还是正在从其他框架迁移，都欢迎加入我们，深入探索 Django 框架的详细信息。

Django 的历史 

Django 是一个强大的开源 Web 框架，用于使用 Python 构建 Web 应用程序，帮助开发者快速创建安全、可维护和可扩缩的网站。

这个框架起源于 2005 年，当时一个最初负责构建和维护报纸网站的 Web 开发团队踏上了一段新旅程。 在构建多个网站时，他们发现并改进了许多共享的代码段和设计原则。 

随着时间的推移，这种集体智慧凝聚成一个多功能 Web 开发框架，并于 2005 年 7 月作为“Django”项目向公众发布。 如今，Django 由 Django Software Foundation (DSF) 维护，这是一个非营利组织，支持框架的开发、推广其使用并帮助维持不断壮大的开源社区。

Django 的进展和增强已经持续很多年。 每个新版本都会引入新功能并解决问题，包括对额外数据库类型、模板引擎和缓存机制的支持。 这些持续更新使 Django 成为寻求可靠多功能 Web 框架的开发者的首选。

Django 的核心设计理念

Django 的构建秉承了一套清晰的设计理念 – 帮助开发者编写干净、可维护和高效的代码。 从 Django 如何处理数据到如何指导开发者完成应用程序结构和逻辑，这些想法塑造了一切。

松散耦合

Django 强调松散耦合，这意味着它的组件独立运行，彼此之间了解很少。 这样可以简化对应用程序各个部分（如数据库后端或模板引擎）的替换或升级，不会扰乱整个项目。

更少代码

Django 应用应当简洁，避免不必要的样板代码。 Django 利用 Python 的动态功能（如内省）来优化开发。 通过最大限度地减少重复和自动执行常见任务，Django 让您可以更加专注于构建功能而不是编写设置代码。

快速开发

像 Django 这样的 Web 框架有助于显著加快 Web 开发的常规部分。 借助管理界面、身份验证和表单处理等内置工具，Django 可以处理繁重的工作，让您更快地交付项目。

避免重复代码 (DRY)

每条数据都应当只存在于一个位置。 重复不是好事，保持代码整洁才是。 框架应当用更少的代码做更多的事。 这个原则可以减少 bug 并简化更新，因为您不必在多个位置更改相同的逻辑。

显式优于隐式

这是 Python 的一个核心原则（列于 PEP 20 中），指出 Django 不应当在后台做太多事情，除非它有助于最大限度地提高便利性，因为这可能会让新开发者感到困惑。 使用 Django 时保持行为可预测且透明，确保各种能力的开发者都能理解他们的代码在做什么，而不必猜测。

一致性

从编写 Python 代码的方式到使用框架的感觉，Django 致力于保持一致性。 项目不同部分之间，甚至不同项目之间的统一使协作更加顺畅，学习框架更加容易。

Django 的关键组件

每个 Django 项目的中心都是一些核心组件，它们协同工作处理数据、处理用户请求并向浏览器提供响应。 了解这些主要部分（以及它们的交互）后，可以更轻松地构建和维护强大的 Web 应用程序。

模型

模型定义了应用程序数据的结构。 它们使用 Python 类表示数据库架构，您不需要手动编写 SQL。 每个模型通常映射到数据库中的一个表，模型中的每个特性映射到一个数据库字段。

模型还提供了强大的 API 来创建、读取、更新和删除数据。 由于模型与 Django 的对象关系映射器 (ORM) 相关联，您可以使用 Python 代码而不是原始 SQL 来查询和操作数据库。

视图

视图是接受 Web 请求并返回响应的 Python 函数或类。 它们是应用的核心逻辑，处理从数据库获取数据、应用业务规则以及将信息传递给模板进行显示等事务。

Django 视图可以返回 HTML、JSON 或任何其他类型的响应。 它们充当模型（数据）和模板（用户界面）之间的中间层。

模板

模板控制数据呈现给用户的方式。 借助 Django 的模板语言，您可以将逻辑和变量直接嵌入 HTML 文件中来生成动态 HTML。 模板与业务逻辑分隔，促进关注点的彻底分离。

您可以循环遍历数据，使用筛选器修改内容的显示方式，并包含可重用设计元素的部分（如页眉或页脚）。

URL

URL 定义 Django 项目的路由层。 URL 配置将特定路径（例如 /blog/ 或 /contact/）映射到视图。 这告诉 Django 当用户访问某个 URL 时要运行哪段代码。

URL 在 urls.py 文件中定义，并且可以包含动态模式（例如 slug 或 ID），从同一视图逻辑提供不同类型的内容。

谁使用 Django？

Django 受到网络上多家知名公司的信赖，包括 Instagram、Pinterest 和 Disqus。 这些平台处理大量流量，并依靠 Django 的坚实结构和可扩缩性来确保一切顺利运行。

不过，框架也非常适合多种项目，从简单的网站和内容管理系统到复杂的数据驱动应用程序。 创业公司、非营利组织和构建内部工具的开发者都使用 Django，因为它灵活且快速。

框架如此受欢迎的部分原因是其内置电池的方式。 Django 搭载了构建 Web 应用所需的一切，例如用户身份验证、管理面板和强大的数据库工具包 – 全部开箱即用。 凭借强大的社区和丰富的文档，您可以轻松上手并获得支持。

为什么使用 Django？

Django 具有许多功能，使 Web 开发更快、更安全、更高效。 无论您构建的是小型项目还是大型应用程序，Django 都能帮助您快速上手和运行，并且不会牺牲质量或灵活性。 我们仔细看看是什么让 Django 成为开发者的可靠选择。

内置电池方式 

Django 遵循内置电池方式，从一开始就提供开发者所需的一套广泛功能。 由于所有必要组件都集成到一个软件包中，它们可以协调运作并保持统一的设计原则。

适合不同应用程序

Django 已证明其多功能性，可以作为各种 Web 应用程序的基础，包括但不限于内容管理系统、电子商务平台、社交网络和多租户应用程序。 它与各种客户端框架无缝集成。

Django 提供了广泛的内置功能选项，包括对多种流行数据库（MySQL、Postgres、MariaDB 等）和模板引擎的支持，还提供了按需合并其他组件的灵活性。

内置安全应用程序

Django 提供精心设计的框架帮助开发者避免普遍存在的安全错误，框架使用最佳做法自动保护网站。

框架具有强大的防御功能，可以抵御常见的安全威胁，例如 XSS（跨站脚本）和 CSRF（跨站请求伪造）攻击、SQL 注入、点击劫持等。

为可扩缩性而设计 

Django 的突出特征在于其固有的可扩缩性。 与其他 Web 框架不同，Django 从一开始就专门用于管理大量流量和大量数据。 无论您是在创建一个小型博客还是一个庞大的在线电子商务平台，Django 都能让您的应用程序扩展并适应您的特定需求。

易于维护和重用代码

Django 遵循“避免重复代码”(DRY) 原则，鼓励可维护和可重用的代码以减少代码重复。 它还鼓励将相关功能组织成可重用的“应用程序”，并且在更精细的层面上将相关代码分组到模块中，遵循类似于模型-视图-控制器 (MVC) 设计模式的结构。

跨平台灵活部署

Django 可以让您自由地在 Linux、Windows 和 macOS 等各种操作系统上部署应用程序，不局限于特定服务器平台。 此外，Django 还得到众多 Web 托管服务提供商的大力支持，这些提供商经常为托管基于 Django 的网站（如 Fly.io、AWS LightSail 等）提供定制的基础架构和指导。

Django 如何运作？

Django 旨在帮助您快速、干净地构建动态、数据驱动的网站。 它使用特定设计模式组织您的代码并处理路由请求、数据库交互和生成响应所涉及的大部分重复逻辑来实现这一点。

Django MVT（模型-视图-模板）架构

Django 遵循模型-视图-模板 (MVT) 架构（我们之前探讨过的组件），它是更广为人知的模型-视图-控制器 (MVC) 模式的近亲。 虽然两者相似，但 Django 的术语反映了其特定方式。 

在 Django 中，“视图”处理 MVC 中“控制器”通常会处理的事情（管理逻辑和返回响应），而框架本身则负责后台的大部分“控制器”功能。

这种关注点分离可以帮助您构建更易于维护、测试和扩缩的应用程序。 每一层都有明确定义的职责，使开发更加直观和协作。

在 Django 中如何处理请求

当用户与您由 Django 提供支持的网站交互时（点击链接、提交表单或导航到 URL 等），会向服务器发送请求。 Django 通过以下循环处理此请求：

1. URL 调度程序将请求与定义的 URL 模式匹配，并将其路由到对应视图。
2. 如果需要数据，视图会与模型交互，执行任何业务逻辑，然后将信息传递给模板。
3. 模板呈现最终的 HTML 页面，该页面作为响应发送回用户的浏览器。

这个清晰的过程使您可以轻松理解和调试应用程序在每个阶段的行为。 有关更详细的演示，您可以参阅 Django 的请求和响应文档。

Django 与其他 Python 框架

Python 提供了各种各样的 Web 框架，每个框架都适合不同的项目需求。 虽然 Django 是最受欢迎的选择之一，但它并不是唯一的选择。 

下面我们来简单看一下 Django 与其他两个主要 Python 框架的比较：

• Flask：一个轻量级的灵活微框架，可以让您完全控制堆栈。 非常适合较小的项目或从头开始构建一切。 在我们的详细指南中查看 Flask 与 Django 的比较。
• FastAPI：为 API 构建的现代高性能框架，使用 Python 类型提示和异步支持。 非常适合构建快速、可扩缩的后端。 我们的 Django 与 FastAPI 对比博文深入探讨了这两个框架。

要更深入地了解这三个流行 Python 框架之间的比较，请查看我们的最佳 Python Web 框架指南。 

Django 教程：如何设置您的第一个 Django 项目

准备好开始使用 Django 编码了吗？ 本教程将引导您完成使用 PyCharm（用于 Django 开发的最佳 IDE）创建和运行您的第一个 Django 项目的基本步骤！

借助 Django 特定的编码辅助、项目级导航和重构以及对 Django 模板的全面支持，更快地编写代码。 这些步骤为使用 PyCharm 构建的几乎所有 Django 应用程序奠定了基础。

创建虚拟环境

在安装 Django 之前，最好在虚拟环境中隔离项目的依赖项。 这可以防止系统上不同 Python 项目之间发生冲突。

python3 -m venv

激活虚拟环境

激活后，您的终端应该在行首显示环境名称。

source /bin/activate

安装 Django 框架

现在，环境已经激活，您可以使用 pip 安装 Django：

pip install Django

此命令会从 Python Package Index (PyPI) 下载并安装最新版本的 Django。 您可以使用以下方式确认安装：

django-admin  - - version

创建新项目

安装 Django 后，您就可以创建您的第一个项目了：

django-admin startproject helloworld

此命令会生成一个包含以下结构的 helloworld 目录：

helloworld/
├── manage.py
└── helloworld/
    ├── __init__.py
    ├── settings.py
    ├── urls.py
    ├── asgi.py
    └── wsgi.py

每个文件的作用如下：

• manage.py – 一个命令行工具，可让您与 Django 项目进行交互（运行服务器、管理数据库等）。
• settings.py – 包含项目的所有配置，包括数据库设置、已安装的应用、中间件等。
• urls.py – 将 URL 映射到视图（后续详细介绍）。
• wsgi.py / asgi.py – WSGI 和 ASGI 兼容 Web 服务器的入口点，用于部署。

现在，您已经创建了一个可运行的 Django 项目结构。 

运行 Django 应用程序

要查看已完成 Django 项目的实际运作，请导航到新的项目目录：

cd helloworld

现在，使用以下代码运行开发服务器：

python manage.py runserver

您应当看到包含以下内容的输出： 

Starting development server at http://127.0.0.1:8000/

应用程序已顺利启动并运行。 现在，转到网络浏览器并访问 http://127.0.0.1:8000。

然后，您应当会看到 Django 的默认欢迎页面： 

这个内置开发服务器非常适合本地测试。 当您准备投入生产时，您将需要切换到更强大的解决方案（例如 Gunicorn 或 uWSGI）。

在 PyCharm 中创建 Django 应用

如果您还没有使用 PyCharm 进行 Django 开发，它值得一试。 PyCharm 为 Django 提供了开箱即用的支持，让您可以轻松管理项目结构、运行开发服务器以及使用 Django 模板、模型和视图，这些都可以在为 Python 量身定制的强大 IDE 中完成。

在 PyCharm 中创建 Django 应用很简单：

• 创建或打开一个 Django 项目 – PyCharm 可以检测 manage.py 并自动应用 Django 特定设置。
• 启用 Django 支持 – 在项目设置中，指定 manage.py 文件和 Django 根的路径。
• 创建新的 Django 应用 – 右键点击项目，选择 New | Django App（新建 | Django 应用），然后为您的应用命名。
• 运行和测试 – 使用 PyCharm 的内置终端或运行配置启动开发服务器并在浏览器中测试应用。

您还将受益于智能代码补全、语法高亮显示、错误检查和模板支持等功能，这些都针对 Django 开发进行了优化。

使用 Django 迈出下一步

如果您已经准备开始构建自己的项目，我们的博客和教程可以提供一个很好的起点。 无论您是刚刚起步还是希望深化技能，都有大量资源可以指导您的旅程：

• 在 PyCharm 中创建 Django 应用 – 指导如何在 PyCharm 中构建一个简单的 Django 应用，其中包括模板、模型和 API 集成。 您还可以在我们的 YouTube 教程中看到实际运作。 
• 如何学习 Django – 初学者路线图，包含精选教程和技巧，帮助您快速掌握 Django。
• JetBrains Django 指南 – 使用 Django 进行开发的技巧和内容。
• Django 学习资源 – 推荐的博客、视频和教程精选。
• Django 项目构想 – 探索实践项目构想，提高技能并以有意义的方式应用所学知识。
• 如何在 Django 中使用物化视图 – 了解如何使用物化视图优化查询并将其集成到 Django 模型中。
• 使用 PyCharm 和 Cloud Code 在 Google Cloud 上构建 Django 应用 – 按照此实用云部署指南，使用 Kubernetes 和 Cloud Code 部署 Django 应用。
• Django 现状 – 开发社区中 Django 的成长和采用概况。 这段 YouTube 视频也探讨了最新趋势。

如需进一步探索，请访问官方 Django 文档获取深入指南和 API 引用，并加入 Django 社区。

下载 PyCharm – 完整的 Django 支持

使用 PyCharm（搭载开箱即用的完整 Django 支持的 IDE）以智能方式开始使用 Django。 

借助 Django 特定的编码辅助、项目级导航和重构以及对 Django 模板的全面支持，PyCharm 可以让您更快地编写代码。 一键连接到您的数据库，并使用 TypeScript、JavaScript 和其他前端框架。 PyCharm 也直接支持 Flask 和 FastAPI。 

创建更好的应用程序并精简代码。 立即开始使用 PyCharm，获得轻松的 Django 开发体验。

本博文英文原作者：