详解Python程序与服务器连接的WSGI接口

了解了http协议和html文档，我们其实就明白了一个web应用的本质就是：

•     浏览器发送一个http请求；
•     服务器收到请求，生成一个html文档；
•     服务器把html文档作为http响应的body发送给浏览器；
•     浏览器收到http响应，从http body取出html文档并显示。

所以，最简单的web应用就是先把html用文件保存好，用一个现成的http服务器软件，接收用户请求，从文件中读取html，返回。apache、nginx、lighttpd等这些常见的静态服务器就是干这件事情的。

如果要动态生成html，就需要把上述步骤自己来实现。不过，接受http请求、解析http请求、发送http响应都是苦力活，如果我们自己来写这些底层代码，还没开始写动态html呢，就得花个把月去读http规范。

正确的做法是底层代码由专门的服务器软件实现，我们用python专注于生成html文档。因为我们不希望接触到tcp连接、http原始请求和响应格式，所以，需要一个统一的接口，让我们专心用python编写web业务。

这个接口就是wsgi：web server gateway interface。

wsgi接口定义非常简单，它只要求web开发者实现一个函数，就可以响应http请求。我们来看一个最简单的web版本的“hello, web!”：

def application(environ, start_response):
  start_response('200 ok', [('content-type', 'text/html')])
  return '<h1>hello, web!</h1>'

上面的application()函数就是符合wsgi标准的一个http处理函数，它接收两个参数：

1.     environ：一个包含所有http请求信息的dict对象；
2.     start_response：一个发送http响应的函数。

在application()函数中，调用：

start_response('200 ok', [('content-type', 'text/html')])

就发送了http响应的header，注意header只能发送一次，也就是只能调用一次start_response()函数。start_response()函数接收两个参数，一个是http响应码，一个是一组list表示的http header，每个header用一个包含两个str的tuple表示。

通常情况下，都应该把content-type头发送给浏览器。其他很多常用的http header也应该发送。

然后，函数的返回值'<h1>hello, web!</h1>'将作为http响应的body发送给浏览器。

有了wsgi，我们关心的就是如何从environ这个dict对象拿到http请求信息，然后构造html，通过start_response()发送header，最后返回body。

整个application()函数本身没有涉及到任何解析http的部分，也就是说，底层代码不需要我们自己编写，我们只负责在更高层次上考虑如何响应请求就可以了。

不过，等等，这个application()函数怎么调用？如果我们自己调用，两个参数environ和start_response我们没法提供，返回的str也没法发给浏览器。

所以application()函数必须由wsgi服务器来调用。有很多符合wsgi规范的服务器，我们可以挑选一个来用。但是现在，我们只想尽快测试一下我们编写的application()函数真的可以把html输出到浏览器，所以，要赶紧找一个最简单的wsgi服务器，把我们的web应用程序跑起来。

好消息是python内置了一个wsgi服务器，这个模块叫wsgiref，它是用纯python编写的wsgi服务器的参考实现。所谓“参考实现”是指该实现完全符合wsgi标准，但是不考虑任何运行效率，仅供开发和测试使用。
运行wsgi服务

我们先编写hello.py，实现web应用程序的wsgi处理函数：

# hello.py

def application(environ, start_response):
  start_response('200 ok', [('content-type', 'text/html')])
  return '<h1>hello, web!</h1>'

然后，再编写一个server.py，负责启动wsgi服务器，加载application()函数：

# server.py
# 从wsgiref模块导入:
from wsgiref.simple_server import make_server
# 导入我们自己编写的application函数:
from hello import application

# 创建一个服务器，ip地址为空，端口是8000，处理函数是application:
httpd = make_server('', 8000, application)
print "serving http on port 8000..."
# 开始监听http请求:
httpd.serve_forever()
try

确保以上两个文件在同一个目录下，然后在命令行输入python server.py来启动wsgi服务器：

注意：如果8000端口已被其他程序占用，启动将失败，请修改成其他端口。

启动成功后，打开浏览器，输入http://localhost:8000/，就可以看到结果了：

在命令行可以看到wsgiref打印的log信息：

按ctrl+c终止服务器。

如果你觉得这个web应用太简单了，可以稍微改造一下，从environ里读取path_info，这样可以显示更加动态的内容：

# hello.py

def application(environ, start_response):
  start_response('200 ok', [('content-type', 'text/html')])
  return '<h1>hello, %s!</h1>' % (environ['path_info'][1:] or 'web')

你可以在地址栏输入用户名作为url的一部分，将返回hello, xxx!：

是不是有点web app的感觉了？
小结

无论多么复杂的web应用程序，入口都是一个wsgi处理函数。http请求的所有输入信息都可以通过environ获得，http响应的输出都可以通过start_response()加上函数返回值作为body。

复杂的web应用程序，光靠一个wsgi函数来处理还是太底层了，我们需要在wsgi之上再抽象出web框架，进一步简化web开发。