Flask Django Web 應用程式開發

– 9 分鐘閱讀

Flask 的微框架設計提供高度靈活性和擴充套件性，適合小型專案和 API 開發。其簡潔的路由設定和 Jinja2 範本引擎讓開發者能快速上手，透過擴充套件輕鬆整合資料函式庫、表單處理等功能。相對地，Django 提供完整的 MVC 架構和豐富的內建功能，適合大型專案和快速開發。其 ORM 系統簡化資料函式庫操作，內建的管理介面方便資料管理，而範本系統則能有效地分離前端和後端邏輯。兩種框架各有優勢，開發者可根據專案需求選擇合適的框架。

使用Flask與Django開發Web應用程式

Flask框架的特性與應用

Flask是一個輕量級的Python Web框架，採用微框架設計理念，具有高度的靈活性與可擴充套件性。在Flask中，使用Jinja2範本引擎進行HTML渲染，變數被雙大括號包圍，而控制陳述式則使用大括號百分比表示法。這種範本設計使得資料渲染能夠根據檢視函式傳遞的上下文動態進行。

以下範例展示瞭如何在Flask應用程式中使用範本渲染：

@app.route('/')
def index():
    return render_template('index.html', title='Homepage', items=['Flask', 'Django', 'FastAPI'])

在上述index檢視中，index.html範本被渲染，並傳入標題與專案列表作為上下文，在生成的HTML中顯示。

靜態檔案處理

Flask應用程式通常需要使用靜態檔案，如CSS樣式表、JavaScript指令碼和圖片檔案，以增強前端體驗。這些檔案會自動從static/目錄提供服務，可透過URL中的/static路徑存取。例如，存放在static/styles.css的CSS檔案可以在HTML範本中以下列方式參照：

<link rel="stylesheet" type="text/css" href="{{ url_for('static', filename='styles.css') }}">

Flask的url_for函式能夠為靜態檔案建構URL，確保路徑在不同環境組態下正確無誤。

與JavaScript框架整合

Flask能夠與React、Vue和Angular等JavaScript框架和函式庫無縫整合，開發出具有高度互動性和動態性的Web應用程式。可以建構API使用Flask提供JSON回應，前端可利用這些回應顯示資料而無需重新整理頁面。

擴充套件核心功能

Flask的模組化設計允許透過外掛和擴充套件來擴充套件核心功能，這些擴充套件可在Flask Extension Registry中找到並輕易整合到專案中。常見的擴充套件包括：

  • Flask-SQLAlchemy：為Flask應用程式新增ORM功能，簡化資料函式庫操作介面。
  • Flask-Migrate：提供資料函式庫遷移工具，方便追蹤和管理架構變更。
  • Flask-WTF：簡化Flask應用程式中的表單處理和驗證，使用WTForms。
  • Flask-Login：輕鬆處理使用者身份驗證和會話管理，提供建立登入系統的基本功能。

這些擴充套件通常在應用程式的__init__.py檔案中初始化，並根據專案的特定需求進行組態。

from flask import Flask
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy

app = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///site.db'
db = SQLAlchemy(app)

最佳實踐

在使用Flask建構應用程式時，應遵循某些最佳實踐以保持應用程式的完整性、安全性和效率：

  • 組態管理：區分開發、測試和生產環境的組態設定，使用組態檔案或環境變數以確保值的一致性和安全性。
  • 測試：結合單元測試和整合測試，使用像pytest這樣的測試框架來驗證功能並防止開發過程中的迴歸。
  • 藍圖：利用Flask的藍圖系統將應用程式模組化為元件，提高程式碼的可讀性和可維護性，特別是在大型專案中。
  • 安全：透過使用Flask-Login進行身份驗證和其他根據擴充套件的解決方案，保護應用程式免受常見漏洞（如CSRF和SQL注入）的侵害。
  • 日誌記錄：實施全面的日誌記錄以追蹤應用程式行為和錯誤，有助於除錯和維護應用程式的穩定性。

Django框架的特性與應用

Django是一個高階別的Python Web框架，鼓勵快速開發和乾淨、實用的設計。Django以其「包含電池」的理念而聞名，提供大量的內建功能以簡化複雜Web應用程式的開發過程。透過抽象重複的開發任務，Django允許開發人員專注於應用程式特定的邏輯。本文探討Django的架構，重點介紹其模型、檢視和範本，同時提供開發強健Web應用程式的全面。

建立Django專案

要開始使用Django開發，首先需要確保Django已安裝在您的環境中。這可以透過pip實作，如下所示：

pip install Django

安裝Django後，可以使用Django管理命令django-admin啟動一個新專案：

django-admin startproject myproject

此命令建立了一個名為myproject的新Django專案，生成了基本的結構，包括設定、URL組態和管理指令碼。典型的Django專案結構如下：

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

manage.py指令碼是一個命令列工具，用於與Django專案互動，便於執行諸如執行開發伺服器或遷移資料函式庫等操作。

Django的模組化架構

Django專案本質上是模組化的，由多個封裝不同功能的應用程式組成。這種模組化使得開發人員能夠邏輯地組織程式碼，提高可維護性和可擴充套件性。可以使用以下命令在Django專案中建立新的應用程式：

python manage.py startapp myapp

每個Django應用程式都遵循標準的佈局：

myapp/
├── migrations/
│   └── __init__.py
├── __init__.py
├── admin.py
├── apps.py
├── models.py
├── tests.py
└── views.py

這種架構允許開發人員專注於特定應用程式邏輯的開發，同時利用Django提供的豐富功能和工具。無論是建立小型網站還是複雜的Web應用程式，Django都能提供強大的支援。

Django 框架核心元件與功能詳解

Django 是一個高效能且功能全面的 Web 開發框架，其內部結構設計嚴謹且模組化，能夠有效支援複雜的 Web 應用開發需求。本文將探討 Django 的核心元件及其運作機制，並透過具體範例展示其強大的功能。

專案結構與關注點分離

Django 專案採用標準化的目錄結構來組織程式碼，不同的功能模組被分配到不同的檔案中，實作關注點分離（Separation of Concerns）。典型的 Django 應用程式結構如下：

├── models.py
├── tests.py
└── views.py

這種結構設計使得開發者能夠專注於特定的功能領域，例如資料模型定義、測試案例編寫和檢視邏輯實作。

資料模型定義與資料函式庫操作

Django 的 ORM（Object-Relational Mapping）系統提供了一種優雅的方式來定義資料模型並與資料函式庫互動。開發者可以透過 Python 類別來定義資料表結構，而無需直接撰寫 SQL 陳述式。

定義資料模型

from django.db import models

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=100)
    author = models.CharField(max_length=50)
    published_date = models.DateField()
    isbn = models.CharField(max_length=13)

    def __str__(self):
        return self.title

在這個範例中，Book 類別定義了一個代表書籍資訊的資料模型，其中包含了書名、作者、出版日期和 ISBN 等欄位。__str__ 方法提供了該模型的字串表示形式，通常用於 Django 管理介面中的顯示。

資料函式庫遷移

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

透過執行 makemigrations 和 migrate 命令，Django 能夠自動建立或更新資料函式庫結構，以符合目前的模型定義。

詳細解說：

  1. makemigrations 命令的作用：該命令會根據模型的變更建立新的遷移檔案，用於描述需要對資料函式庫結構進行的修改。
  2. migrate 命令的作用：該命令會將遷移檔案中的變更應用到資料函式庫中，確保資料函式庫結構與模型定義保持一致。
  3. 遷移檔案的重要性：遷移檔案記錄了模型的變更歷史，使得團隊成員能夠同步資料函式庫結構，並且能夠在不同環境中重現相同的資料函式庫結構。

管理介面

Django 提供了一個內建的管理介面，允許開發者輕鬆地對應用程式的資料進行 CRUD（建立、讀取、更新、刪除）操作。透過註冊模型到管理介面，開發者可以獲得一個功能完備的資料管理後台。

註冊模型到管理介面

from django.contrib import admin
from .models import Book

admin.site.register(Book)

註冊完成後，開發者就可以透過 Django 的管理介面來管理 Book 模型的資料。

詳細解說：

  1. 管理介面的優勢：無需撰寫自訂的 HTML 表單或檢視，即可獲得一個功能完備的資料管理介面。
  2. 自訂管理介面：開發者可以透過自訂 admin.py 檔案來調整管理介面的顯示方式，例如新增自訂欄位或篩選條件。

檢視與 URL 組態

在 Django 中，檢視（View）負責處理 HTTP 請求並傳回 HTTP 回應。檢視可以是一個 Python 函式或類別方法，它們被對映到特定的 URL 路徑上。

簡單檢視範例

from django.http import HttpResponse

def welcome(request):
    return HttpResponse("歡迎來到我們的書店！")

URL 組態

from django.urls import path
from . import views

urlpatterns = [
    path('welcome/', views.welcome, name='welcome'),
]

這個組態將 /welcome/ 路徑對映到 welcome 檢視函式，當使用者存取該路徑時，檢視函式會傳回一個包含歡迎訊息的 HTTP 回應。

詳細解說：

  1. 檢視函式的運作方式：檢視函式接收一個 request 物件作為引數，並傳回一個 HttpResponse 物件。
  2. URL 組態的作用：URL 組態定義了 URL 路徑與檢視函式之間的對映關係，使得 Django 能夠正確地將請求分派到對應的檢視函式。

範本系統

Django 的範本系統允許開發者建立動態的 HTML 內容。範本檔案中可以包含範本語言語法，用於實作迴圈、條件判斷等邏輯。

範本範例

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-TW">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>書籍列表</title>
</head>
<body>
    <h1>可用的書籍</h1>
    <ul>
        {% for book in books %}
            <li>{{ book.title }} 作者：{{ book.author }}</li>
        {% endfor %}
    </ul>
</body>
</html>

在檢視中渲染範本

from django.shortcuts import render
from .models import Book

def book_list(request):
    all_books = Book.objects.all()
    context = {'books': all_books}
    return render(request, 'myapp/book_list.html', context)

在這個範例中，book_list 檢視函式從資料函式庫中取得所有書籍的資料，並將其傳遞給範本進行渲染，最終生成包含書籍列表的 HTML 頁面。

詳細解說：

  1. 範本語言的語法：範本語言使用 {% %} 和 {{ }} 來分別表示邏輯陳述式和變數輸出。
  2. 範本渲染的過程：檢視函式將資料傳遞給範本，範本引擎根據範本檔案和資料生成最終的 HTML 內容。

中介層與請求處理

Django 的中介層（Middleware）提供了一種機制，用於在請求到達檢視之前或回應傳回給客戶端之前對其進行處理。中介層可以用於實作諸如身份驗證、日誌記錄和跨站請求偽造（CSRF）防護等功能。

中介層組態

MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
]

開發者可以透過修改 settings.py 中的 MIDDLEWARE 設定來啟用或自訂中介層。

詳細解說：

  1. 中介層的運作機制：中介層按照在 MIDDLEWARE 設定中的順序依次處理請求和回應。
  2. 自訂中介層：開發者可以建立自訂的中介層來實作特定的功能，例如日誌記錄或身份驗證。

表單處理

Django 提供了一個強大的表單處理框架，用於簡化表單的建立、驗證和處理過程。

定義表單

from django import forms
from .models import Book

class BookForm(forms.ModelForm):
    class Meta:
        model = Book
        fields = ['title', 'author', 'published_date', 'isbn']

在檢視中使用表單

from django.shortcuts import render, redirect
from .forms import BookForm

def add_book(request):
    if request.method == 'POST':
        form = BookForm(request.POST)
        if form.is_valid():
            form.save()
            return redirect('book_list')
    else:
        form = BookForm()
    return render(request, 'myapp/add_book.html', {'form': form})

這個範例展示瞭如何使用 Django 的表單框架來處理書籍新增的功能，包括表單驗證和資料儲存。

詳細解說：

  1. 表單驗證的過程：當表單被提交時，Django 會自動進行驗證，如果表單資料有效，則呼叫 save() 方法儲存資料。
  2. 表單框架的優勢：簡化了表單處理的流程，減少了重複的驗證和解析程式碼。

國際化支援

Django 支援國際化（i18n）和本地化（L10n），允許開發者建立支援多語言的應用程式。透過使用 gettext 函式包裝需要翻譯的字串，開發者可以輕鬆地實作應用程式的多語言支援。

使用翻譯函式

from django.utils.translation import gettext as _

def greet(request):
    output = _("歡迎來到我們的網站！")
    return HttpResponse(output)

執行 makemessages 命令可以提取需要翻譯的字串到 .po 檔案中，開發者可以對這些檔案進行翻譯，然後使用 compilemessages 命令編譯翻譯結果。

詳細解說：

  1. gettext 函式的作用：用於標記需要翻譯的字串，使得 Django 能夠提取這些字串進行翻譯。
  2. 翻譯流程：開發者需要執行 makemessages 命令來提取字串，然後編輯 .po 檔案進行翻譯，最後執行 compilemessages 命令來編譯翻譯結果。
玄貓 BlackCat

玄貓 BlackCat

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。