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Flask Web框架基础作业指导书

3.0 2024-10-19 2 0 123.07KB 19 页 8库币 海报
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Flask Web 框架基础作业指导书
第 1 章 Flask 基础入门................................................................................................................ 2
1.1 Flask 简介...................................................................................................................... 2
1.2 环境搭建与安装............................................................................................................. 2
1.2.1 搭建 Python 环境....................................................................................................... 3
1.2.2 安装 Flask.................................................................................................................. 3
1.3 第一个 Flask 应用......................................................................................................... 3
第 2 章 路由与视图函数............................................................................................................... 4
2.1 路由定义与参数传递..................................................................................................... 4
2.1.1 路由定义.................................................................................................................... 4
2.1.2 参数传递.................................................................................................................... 4
2.2 视图函数的编写与返回值............................................................................................. 5
2.3 动态 URL 与 URL 构建...................................................................................................... 5
2.3.1 动态 URL...................................................................................................................... 5
2.3.2 URL 构建...................................................................................................................... 5
第 3 章 模板引擎........................................................................................................................... 6
3.1 Jinja2 模板引擎简介.................................................................................................... 6
3.2 模板渲染与变量替换..................................................................................................... 6
3.3 模板继承与布局............................................................................................................. 6
第 4 章 表单处理........................................................................................................................... 7
4.1 表单简介与 WTForms 库................................................................................................. 8
4.2 表单验证与错误处理..................................................................................................... 8
4.3 CSRF 保护....................................................................................................................... 8
第 5 章 数据库操作....................................................................................................................... 9
5.1 FlaskSQLAlchemy 简介.................................................................................................. 9
5.2 数据库模型定义............................................................................................................. 9
5.3 数据库操作与查询......................................................................................................... 9
第 6 章 会话与用户身份验证..................................................................................................... 10
6.1 Flask 会话机制............................................................................................................ 10
6.1.1 会话数据存储........................................................................................................... 11
6.1.2 配置会话.................................................................................................................. 11
6.1.3 使用会话.................................................................................................................. 11
6.2 用户身份验证.............................................................................................................. 11
6.2.1 基本身份验证........................................................................................................... 11
6.2.2 表单身份验证........................................................................................................... 11
6.2.3 使用 FlaskLogin 扩展进行身份验证...................................................................... 11
6.3 用户角色与权限控制................................................................................................... 11
6.3.1 角色与权限模型....................................................................................................... 12
6.3.2 权限检查.................................................................................................................. 12
6.3.3 使用 FlaskPrincipal 扩展进行权限控制..............................................................12
第 7 章 蓝图与项目结构............................................................................................................. 12
7.1 蓝图的概念与使用....................................................................................................... 12
7.1.1 蓝图的基本使用....................................................................................................... 12
7.1.2 蓝图的命名空间....................................................................................................... 13
7.2 项目结构拆分与组织................................................................................................... 13
7.3 应用工厂模式.............................................................................................................. 14
第 8 章 中间件与装饰器............................................................................................................. 14
8.1 中间件简介与应用....................................................................................................... 14
8.2 装饰器的作用与实现................................................................................................... 15
8.3 请求与响应处理........................................................................................................... 15
第 9 章 异常与错误处理............................................................................................................. 15
9.1 Flask 异常处理............................................................................................................ 15
9.1.1 404 错误处理............................................................................................................ 16
9.1.2 500 错误处理............................................................................................................ 16
9.1.3 其他 HTTP 错误处理................................................................................................. 16
9.2 自定义错误页面........................................................................................................... 16
9.3 应用日志记录.............................................................................................................. 17
第 10 章 部署与优化................................................................................................................... 17
10.1 应用部署基础............................................................................................................. 17
10.1.1 部署流程................................................................................................................ 18
10.1.2 环境配置................................................................................................................ 18
10.1.3 常见问题处理......................................................................................................... 18
10.2 使用 Gunicorn 与 Nginx 部署 Flask 应用.................................................................18
10.2.1 安装 Gunicorn........................................................................................................ 19
10.2.2 配置 Gunicorn........................................................................................................ 19
10.2.3 启动 Gunicorn........................................................................................................ 19
10.2.4 安装 Nginx.............................................................................................................. 19
10.2.5 配置 Nginx.............................................................................................................. 19
10.2.6 启动 Nginx.............................................................................................................. 20
10.3 功能优化与扩展方案................................................................................................. 20
10.3.1 功能优化................................................................................................................ 20
10.3.2 扩展方案................................................................................................................ 20
第 1 章 Flask 基础入门
1.1 Flask 简介
Flask 是一 个 轻 量 级 的 Web 应 用 框 架 ， 由 Armin Ronacher 开 发， 使 用
Python 语言实现。它易于扩展，简单明了，适用于快速构建 Web 应用。Flask 的
核心思想是“微框架”（microframework），即仅提供 Web 应用所需的基本功
能，其他功能通过扩展来实现。
1.2 环境搭建与安装
在使用 Flask 之前，需要搭建 Python 环境和安装 Flask 库。以下为详细步
骤：
1.2.1 搭建 Python 环境
（1）Python 安装包：访问 Python 官方网站（s://.org/downloads/），适
用于您操作系统的 Python 版本。
（2）安装 Python：双击的安装包，按照提示完成安装。
（3）配置环境变量：将Python 安装路径添加到系统环境变量中。
1.2.2 安装 Flask
（1）打开命令行工具。
（2）输入以下命令，安装 Flask：
pip install Flask
1.3 第一个 Flask 应用
在本节中，我们将创建一个简单的 Flask 应用。以下为详细步骤：
（1）创建一个文件夹，如“flask_project”，用于存放项目文件。
（ 2 ） 在 “ flask_project” 文件夹中 ， 创建 一 个 Python 文件 ， 如
“app.py”。
（3）在“app.py”文件中，编写以下代码：
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
app.route('/')
def hello():
return 'Hello, Flask!'
if __name__ == '__main__':
app.run()
（4）保存“app.py”文件。
（5）打开命令行工具，切换到“flask_project”文件夹。
（6）运行以下命令，启动 Flask 应用：
app.py
（7）在浏览器中访问以下地址：
此时，浏览器将显示“Hello, Flask!”，表示我们的第一个 Flask 应用已
经成功运行。
第 2 章 路由与视图函数
2.1 路由定义与参数传递
路由是 Web 应用中一个重要的概念，它将客户端的请求映射到服务器端的
处理逻辑。在 Flask 框架中，路由通过装饰器 app.route()来定义。本节将介绍
如何定义路由以及如何进行参数传递。
2.1.1 路由定义
在 Flask 应用中，通过 app.route()装饰器为函数绑定一个 URL 规则。以下
是一个简单的路由定义示例：
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
app.route('/')
def index():
return 'Hello, Flask!'
上述示例中，装饰器 app.route('/')将 URL 根路径（'/'）映射到 index 视
图函数。
2.1.2 参数传递
在实际应用中，经常需要根据不同的请求参数返回不同的内容。Flask 支持
以下几种方式传递参数：
（ 1 ） 查 询 字符串参数：通过 URL 中的查询字符串传递参数，例 如 ：
/hello?name=World。
（2） 路径参数：在路由中直接指定参数，例如：/hello/<name>。
以下是一个使用路径参数的示例：
app.route('/hello/<name>')
def hello(name):
return f'Hello, {name}!'
（3） 动态路由：在路由中使用正则表达式匹配参数。
app.route('/user/<int:user_id>')
def user_profile(user_id):
return f'User ID: {user_id}'
2.2 视图函数的编写与返回值
视图函数是处理请求并返回响应的逻辑单元。在 Flask 中，视图函数通常返
回以下类型的值：
（1） 字符串：返回 HTML内容或其他文本数据。
（2） 响应对象：如 flask.Response 或其子类。
（3） 元组：包含状态码、响应头和响应体的元组。
以下是一个视图函数的示例：
from flask import Flask, jsonify
app = Flask(__name__)
app.route('/json')
def json_example():
data = {'key': 'value'}
return jsonify(data)
2.3 动态 URL 与 URL 构建
在实际应用中，动态 URL 可以提高应用的灵活性和可扩展性。Flask 通过在
路由中使用变量来支持动态 URL。Flask 还提供了_for 函数用于构建 URL。
2.3.1 动态 URL
以下是一个使用动态 URL 的示例：
app.route('/post/<int:post_id>')
def show_post(post_id):
post = get_post(post_id) 获取指定 ID 的帖子
if post:
return f'Post {post_id}: {post.}'
else:
return 'Post not found', 404
2.3.2 URL 构建
在 Flask 中，可以使用_for 函数根据视图函数的名称和参数构建 URL。
from flask import Flask, _for
app = Flask(__name__)
app.route('/')
def index():
post_ = _for('show_post', post_id=1)
return f'Post URL: {post_}'
在上面的示例中，_for('show_post', post_id=1)将返回与 show_post 视
图函数相关的 URL，其中包含post_id 参数。这样，在应用内部可以方便地构建
URL，而无需关心 URL 的具体形式。
第 3 章 模板引擎
3.1 Jinja2 模板引擎简介
Jinja2 是 Flask Web 框架默认的模板引擎，其设计思想源于Django 的模板
引擎，并在此基础上进行了改进和优化。它使用 Python 编写，使得与 Flask 框
架的结合更加紧密。Jinja2 模板引擎的主要特点包括语法简洁、易于扩展、支持
模板继承等，为 Web 开发提供了强大的模板渲染功能。
3.2 模板渲染与变量替换
在 Flask 应用中，使用 Jinja2 模板引擎渲染页面时，可以通过变量替换将
后端数据传递给前端页面。具体步骤如下：
（1） 创建模板文件，以`.`或`.jinja2`为后缀名，例如：`index.`。
（2） 在模板文件中使用双 大 括 号 `{{}` 包裹变量，例 如 ：`Hello,
{{ name}!`。
（3） 在 Flask 视图函数中，使用`render_template`函数渲染模板，并将
变量作为参数传递，例如：
app.route('/')
def index():
name = 'World'
return render_template('index.', name=name)
（4） 当用户访问对应的 URL 时，Flask 会将视图函数返回的模板渲染为
HTML 页面，并将变量替换为相应的值。
3.3 模板继承与布局
在实际开发中，许多页面具有相似的结构和布局，为了提高代码复用性和
维护性，Jinja2 提供了模板继承功能。通过模板继承，可以将页面的公共部分
（如导航栏、页脚等）提取到父模板中，子模板只需关注具体内容。
以下是模板继承的基本步骤：
（1） 创建父模板，定义块（block）用于子模板替换，例如：
<! base. >
<!DOCTYPE >
< lang="en">
<head>
<meta charset="UTF8">
{% block %}默认标题{% endblock %}</>
</head>
<body>
{% block content %}{% endblock %}
{% block footer %}
<footer>页脚内容</footer>
{% endblock %}
</body>
</>
（2） 创建子模板，通过`extends`指令继承父模板，并替换相应的块，例
如：
<! index. >
{% extends 'base.' %}
{% block %}首页{% endblock %}
{% block content %}
<h1>Hello, World!</h1>
{% endblock %}
通过这种方式，子模板可以轻松地继承父模板的布局和结构，只需关注各
自页面的独特内容。这不仅提高了代码的可维护性，也使得页面布局更加统一。
第 4 章 表单处理
4.1 表单简介与 WTForms 库
表单是 Web 应用中与用户交互的重要手段。在 Flask 中，可以使用 WTForms
库来简化表单处理。WTForms 是一个灵活且功能强大的表单库，它提供了许多内
置的验证器，可以轻松实现表单验证。
在本节中，我们将介绍WTForms 库的基本使用方法，包括以下内容：
（1） 安装 WTForms 库。
（2） 创建表单类，定义表单字段和验证规则。
（3） 在模板中渲染表单。
（4） 在视图函数中处理表单数据。
4.2 表单验证与错误处理
表单验证是 Web 应用中保证数据有效性的关键环节。WTForms 库提供了丰富
的验证器，可以针对表单字段进行多种验证。
以下是表单验证与错误处理的相关内容：
（1） 使用 WTForms 内置验证器进行字段验证。
（2） 自定义验证器以满足特定需求。
（3） 表单验证流程：视图函数接收表单数据，调用表单类的验证方法，
处理验证错误。
（4） 错误处理：在模板中显示验证错误信息，为用户提供友好的错误提
示。
4.3 CSRF 保护
跨站请求伪造（CrossSite Request Forgery，CSRF）是一种常见的 Web 攻
击手段。为了防止 CSRF 攻击，Flask 和 WTForms 提供了 CSRF 保护功能。
以下是关于 CSRF 保护的内容：
（1） FlaskWTF 扩展的安装与配置。
（2） 在表单中启用 CSRF 保护。
（3） 在模板中渲染表单时，自动添加 CSRF 令牌。
（4） 视图函数在处理表单请求时，自动验证 CSRF 令牌。
通过本章的学习，读者应掌握 Flask Web 框架中表单处理的基本方法，包
括使用 WTForms 库、表单验证与错误处理以及CSRF 保护。这将有助于读者构建安
全、可靠的 Web 应用。
第 5 章 数据库操作
5.1 FlaskSQLAlchemy 简介
FlaskSQLAlchemy 是 一 个 为 Flask 应 用 提 供 SQLAlchemy 支 持 的 扩 展 。
SQLAlchemy 是一个强大的 SQL 工具包和对象关系映射（ORM）框架，它为开发者
提供了一种高效率、可扩展的方式来与关系型数据库进行交互。本章将介绍如何
在 Flask 应用中使用 FlaskSQLAlchemy 进行数据库操作。
5.2 数据库模型定义
在 FlaskSQLAlchemy 中，数据库模型通常定义为 Python 类，每个类对应数
据库中的一个表。以下是定义一个简单数据库模型的过程：
（1） 安装 FlaskSQLAlchemy 扩展包；
（2） 在 Flask 应用中初始化 SQLAlchemy 对象；
（3） 定义模型类，使用 SQLAlchemy 提供的装饰器和类属性来映射数据库
表和字段。
以下是一个示例：
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
初始化 SQLAlchemy 对象
db = SQLAlchemy()
定义模型类
class User(db.Model):
__tablename__ = 'users'
id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
username = db.Column(db.String(80), unique=True, nullable=False)
e = db.Column(db.String(120), unique=True, nullable=False)
def __repr__(self):
return f'<User {self.username}>'
5.3 数据库操作与查询
FlaskSQLAlchemy 提供了丰富的 API来进行数据库操作和查询。以下是一些
常见的操作和查询方法：
（1） 添加记录：
创建新用户实例
new_user = User(username='john', e='johnexample.')
将新用户添加到会话
db.session.add(new_user)
提交会话
db.session.mit()
（2） 查询记录：
查询所有用户
users = User.query.all()
查询单个用户
user = User.query.get(1)
过滤器查询
user = User.query.filter_(username='john').first()
（3） 更新记录：
user = User.query.get(1)
user.e = 'newjohnexample.'
db.session.mit()
（4） 删除记录：
user = User.query.get(1)
db.session.delete(user)
db.session.mit()
（5） 分页查询：
获取第一页的用户，每页显示 10 条
users = User.query.paginate(page=1, per_page=10)
通过以上方法，开发者可以在 Flask 应用中方便地进行数据库操作和查询。
在实际开发中，应根据业务需求选择合适的数据库操作方式，并注意功能优化。
第 6 章 会话与用户身份验证
6.1 Flask 会话机制
会话是一种用来在用户浏览网站时存储特定用户数据的方法。Flask 框架提
供了会话机制以帮助开发者管理用户会话。在本节中，我们将介绍以下内容：
6.1.1 会话数据存储
Flask 会话数据存储在客户端浏览器中，通常使用 Secure Cookie 机制进
行加密。
开发者可以通过使用 Flask 的 `session` 对象来访问和修改会话数据。
6.1.2 配置会话
为了保证会话的安全性，需要在 Flask 应用中设置一个密钥，用于对会
话数据进行签名。
在配置文件中设置 `SECRET_KEY` 参数，以保证会话的加密。
6.1.3 使用会话
向 `session` 字典添加数据以存储会话信息，例如用户登录状态。
访问 `session` 字典中的数据，以便在请求之间保持用户状态。
6.2 用户身份验证
摘要：

FlaskWeb框架基础作业指导书第1章Flask基础入门................................................................................................................21.1Flask简介......................................................................................................................21.2环境搭建与安装......................

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