Django之HttpServer服务器分析详解

大家知道，软件的正向工程，是从软件的需求获取开始，大概经历需求分析，概要分析，领域分析，设计分析，详细设计，代码实现，部署，实施这几个步骤，最终交付给用户使用。而在某些时候，比如某个软件产品是用PHP开发的，因为某些原因，我们想移植到JAVA平台去。或者某公司看到某个软件的市场前景很好，想COPY它的主要功能，然后经过加工润色后推出一个具有相同功能，更好用户体验或更多功能的软件。或者单纯的以研究软件的结构、设计思想为目的。基于这些需求，我们需要逆向工程。正向工程是一个从过程导出结果的步骤，而逆向工程是从结果推导出过程，逆向工程从代码出发，最后的成果往往是分析模型，从分析模型，我们可以得到产品的设计思想。

Django是python的一个Web开源框架。在生产环境下，它通过wsgi接口与apache的mod_wsgi通讯，完成代码解析，根据url请求，执行相应代码并将返回结果通过http协议传输结果呈现给用户。在开发环境下，我们常常使用Django自带的webserver进行开发与调试。由此Django无需任何其它组件（如apache）的支持，就可以形成一个完整的基于python的web解决方案。

在此，我将与大家粗略的探讨一下Django是如何工作的，而研究的方法就是上面所提到的逆向工程。废话就不多说了，让我们开始。

要想知道Django是如何工作的，首先得研究下Django提供的Webserver。因为它是Http请求的入口，Http响应的出口。它接收用户在浏览器输入的URL，然后经过一系列复杂的操作，变成了用户想要的内容，并将内容通过Http发送给用户。所以，Webserver将是我们研究Django的切入点。

Webserver

包与类的关系结构图

Webserver所需要的类和包大致如上图所示（某些配置相关的类没有在上图中表示出来），由于Python语言的特性，在上图中我们看到的以.py后缀结尾的是python文件，我们也可以把它当作是一个package。以.class后缀结尾的代表类。虽然Django框架不是用完全面向对象的思想来开发的，但完全可以用面向对象的思想去分析它。下表将展示包的描述。

看似包很多，但仔细观察，我们会发现，包聚集的无非是运行http服务器、管理http请求、处理http请求这三种类，只是所在的层次不一样，SocketServer.py包与BaseHTTPserver.py包提供最底层的实现，wsgiref包提供过渡层的实现，django包提供应用层的实现。

包示意图

从上图看来，可能会对包的结构有一个更加直观的了解。WebServer的运行是由management包来驱动调度的。management包启动server，并等待tcp连接过来，management包还会创建一个request handle的实例。当有一个连接过来时，这个request handle实例会调用handle实例（也就是staticfilehandle对象）进行相应的逻辑处理，如加载视图中间件，模板中间件等一系列的操作，并将处理结果写入socket，发送给浏览器。从包图上我们可以了解系统模块间的交互关系，如果要更加深入的理解细节，我们需要对包中的类进行分析。下表将展示类的描述。

经过分析后，我们可以得出运行WebServer及处理Http请求所需的类静态图，通过类静态视图与分析调试，我们可以得出对象的时序图。我们可以将WebServer的监听及处理当作两个用例来处理，由此可以得出针对这两种不同用例的时序图，如下所示：

类的静态图

类的时序图

服务器运行时序图

处理请求时序图

至此，我们建立了Django框架中自带HttpServer的设计模型，有了设计模型，我们可以通过它反推出分析模型。如果我们以移植为目的（如需要做一个JAVA版的HttpServer），可以在得到分析模型后，再开始针对JAVA进行设计建模，然后进行代码编写。如果以优化裁剪为目的，我认为推导出设计模型已经足够了，可以开始思考如何精简类，如何裁剪项目。

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