Python爬虫技术–基础篇–Web开发(上)-python web 开发

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1.Web开发概述

最早的软件都是运行在大型机上的,软件使用者通过“哑终端”登陆到大型机上去运行软件。后来随着PC机的兴起,软件开始主要运行在桌面上,而数据库这样的软件运行在服务器端,这种Client/Server模式简称CS架构。

随着互联网的兴起,人们发现,CS架构不适合Web,最大的原因是Web应用程序的修改和升级非常迅速,而CS架构需要每个客户端逐个升级桌面App,因此,Browser/Server模式开始流行,简称BS架构。

在BS架构下,客户端只需要浏览器,应用程序的逻辑和数据都存储在服务器端。浏览器只需要请求服务器,获取Web页面,并把Web页面展示给用户即可。

当然,Web页面也具有极强的交互性。由于Web页面是用HTML编写的,而HTML具备超强的表现力,并且,服务器端升级后,客户端无需任何部署就可以使用到新的版本,因此,BS架构迅速流行起来。

今天,除了重量级的软件如Office,Photoshop等,大部分软件都以Web形式提供。比如,新浪提供的新闻、博客、微博等服务,均是Web应用。

Web应用开发可以说是目前软件开发中最重要的部分。Web开发也经历了好几个阶段:

  • 静态Web页面:由文本编辑器直接编辑并生成静态的HTML页面,如果要修改Web页面的内容,就需要再次编辑HTML源文件,早期的互联网Web页面就是静态的;
  • CGI:由于静态Web页面无法与用户交互,比如用户填写了一个注册表单,静态Web页面就无法处理。要处理用户发送的动态数据,出现了Common Gateway Interface,简称CGI,用C/C++编写。
  • ASP/JSP/PHP:由于Web应用特点是修改频繁,用C/C++这样的低级语言非常不适合Web开发,而脚本语言由于开发效率高,与HTML结合紧密,因此,迅速取代了CGI模式。ASP是微软推出的用VBScript脚本编程的Web开发技术,而JSP用Java来编写脚本,PHP本身则是开源的脚本语言。
  • MVC:为了解决直接用脚本语言嵌入HTML导致的可维护性差的问题,Web应用也引入了Model-View-Controller的模式,来简化Web开发。ASP发展为ASP.Net,JSP和PHP也有一大堆MVC框架。
  • 目前,Web开发技术仍在快速发展中,异步开发、新的MVVM前端技术层出不穷。

    Python的诞生历史比Web还要早,由于Python是一种解释型的脚本语言,开发效率高,所以非常适合用来做Web开发。

    Python有上百种Web开发框架,有很多成熟的模板技术,选择Python开发Web应用,不但开发效率高,而且运行速度快。

     

    2.HTTP协议简介

    在Web应用中,服务器把网页传给浏览器,实际上就是把网页的HTML代码发送给浏览器,让浏览器显示出来。而浏览器和服务器之间的传输协议是HTTP,所以:

    • HTML是一种用来定义网页的文本,会HTML,就可以编写网页;
    • HTTP是在网络上传输HTML的协议,用于浏览器和服务器的通信。

    在举例子之前,我们需要安装Google的​​Chrome浏览器​​。

    为什么要使用Chrome浏览器而不是IE呢?因为IE实在是太慢了,并且,IE对于开发和调试Web应用程序完全是一点用也没有。

    我们需要在浏览器很方便地调试我们的Web应用,而Chrome提供了一套完整地调试工具,非常适合Web开发。

    安装好Chrome浏览器后,打开Chrome,在菜单中选择“视图”,“开发者”,“开发者工具”,就可以显示开发者工具:

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    ​​Elements​​​显示网页的结构,​​Network​​​显示浏览器和服务器的通信。我们点​​Network​​,确保第一个小红灯亮着,Chrome就会记录所有浏览器和服务器之间的通信:

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    当我们在地址栏输入​​www.sina.com.cn​​​时,浏览器将显示新浪的首页。在这个过程中,浏览器都干了哪些事情呢?通过​​Network​​​的记录,我们就可以知道。在​​Network​​​中,定位到第一条记录,点击,右侧将显示​​Request Headers​​​,点击右侧的​​view source​​,我们就可以看到浏览器发给新浪服务器的请求:

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    最主要的头两行分析如下,第一行:

    GET / HTTP/1.1

    ​​GET​​​表示一个读取请求,将从服务器获得网页数据,​​/​​​表示URL的路径,URL总是以​​/​​​开头,​​/​​​就表示首页,最后的​​HTTP/1.1​​指示采用的HTTP协议版本是1.1。目前HTTP协议的版本就是1.1,但是大部分服务器也支持1.0版本,主要区别在于1.1版本允许多个HTTP请求复用一个TCP连接,以加快传输速度。

    从第二行开始,每一行都类似于​​Xxx: abcdefg​​:

    Host: www.sina.com.cn

    表示请求的域名是​​www.sina.com.cn​​​。如果一台服务器有多个网站,服务器就需要通过​​Host​​来区分浏览器请求的是哪个网站。

    继续往下找到​​Response Headers​​​,点击​​view source​​,显示服务器返回的原始响应数据:

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    HTTP响应分为Header和Body两部分(Body是可选项),我们在​​Network​​中看到的Header最重要的几行如下:

    200 OK

    ​​200​​​表示一个成功的响应,后面的​​OK​​​是说明。失败的响应有​​404 Not Found​​​:网页不存在,​​500 Internal Server Error​​:服务器内部出错,等等。

    Content-Type: text/html

    ​​Content-Type​​​指示响应的内容,这里是​​text/html​​​表示HTML网页。请注意,浏览器就是依靠​​Content-Type​​​来判断响应的内容是网页还是图片,是视频还是音乐。浏览器并不靠URL来判断响应的内容,所以,即使URL是​​http://example.com/abc.jpg​​,它也不一定就是图片。

    HTTP响应的Body就是HTML源码,我们在菜单栏选择“视图”,“开发者”,“查看网页源码”就可以在浏览器中直接查看HTML源码:

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    当浏览器读取到新浪首页的HTML源码后,它会解析HTML,显示页面,然后,根据HTML里面的各种链接,再发送HTTP请求给新浪服务器,拿到相应的图片、视频、Flash、JavaScript脚本、CSS等各种资源,最终显示出一个完整的页面。所以我们在​​Network​​下面能看到很多额外的HTTP请求。

    HTTP请求

    跟踪了新浪的首页,我们来总结一下HTTP请求的流程:

    步骤1:浏览器首先向服务器发送HTTP请求,请求包括:

    方法:​​GET​​​还是​​POST​​​,​​GET​​​仅请求资源,​​POST​​会附带用户数据;

    路径:​​/full/url/path​​;

    域名:由Host头指定:​​Host: www.sina.com.cn​​

    以及其他相关的Header;

    如果是POST,那么请求还包括一个Body,包含用户数据。

    步骤2:服务器向浏览器返回HTTP响应,响应包括:

    响应代码:​​200​​​表示成功,​​3xx​​​表示重定向,​​4xx​​​表示客户端发送的请求有错误,​​5xx​​表示服务器端处理时发生了错误;

    响应类型:由​​Content-Type​​​指定,例如:​​Content-Type: text/html;charset=utf-8​​​表示响应类型是HTML文本,并且编码是​​UTF-8​​​,​​Content-Type: image/jpeg​​表示响应类型是JPEG格式的图片;

    以及其他相关的Header;

    通常服务器的HTTP响应会携带内容,也就是有一个Body,包含响应的内容,网页的HTML源码就在Body中。

    步骤3:如果浏览器还需要继续向服务器请求其他资源,比如图片,就再次发出HTTP请求,重复步骤1、2。

    Web采用的HTTP协议采用了非常简单的请求-响应模式,从而大大简化了开发。当我们编写一个页面时,我们只需要在HTTP响应中把HTML发送出去,不需要考虑如何附带图片、视频等,浏览器如果需要请求图片和视频,它会发送另一个HTTP请求,因此,一个HTTP请求只处理一个资源。

    HTTP协议同时具备极强的扩展性,虽然浏览器请求的是​​http://www.sina.com.cn/​​​的首页,但是新浪在HTML中可以链入其他服务器的资源,比如​​<img src=”http://i1.sinaimg.cn/home/2013/1008/U8455P30DT20131008135420.png”>​​,从而将请求压力分散到各个服务器上,并且,一个站点可以链接到其他站点,无数个站点互相链接起来,就形成了World Wide Web,简称“三达不溜”(WWW)。

    HTTP格式

    每个HTTP请求和响应都遵循相同的格式,一个HTTP包含Header和Body两部分,其中Body是可选的。

    HTTP协议是一种文本协议,所以,它的格式也非常简单。HTTP GET请求的格式:

    GET /path HTTP/1.1
    Header1: Value1
    Header2: Value2
    Header3: Value3

    每个Header一行一个,换行符是​​\r\n​​。

    HTTP POST请求的格式:

    POST /path HTTP/1.1
    Header1: Value1
    Header2: Value2
    Header3: Value3

    body data goes here…

    当遇到连续两个​​\r\n​​时,Header部分结束,后面的数据全部是Body。

    HTTP响应的格式:

    200 OK
    Header1: Value1
    Header2: Value2
    Header3: Value3

    body data goes here…

    HTTP响应如果包含body,也是通过​​\r\n\r\n​​​来分隔的。请再次注意,Body的数据类型由​​Content-Type​​头来确定,如果是网页,Body就是文本,如果是图片,Body就是图片的二进制数据。

    当存在​​Content-Encoding​​​时,Body数据是被压缩的,最常见的压缩方式是gzip,所以,看到​​Content-Encoding: gzip​​时,需要将Body数据先解压缩,才能得到真正的数据。压缩的目的在于减少Body的大小,加快网络传输。

     

    3.HTML简介

    网页就是HTML?这么理解大概没错。因为网页中不但包含文字,还有图片、视频、Flash小游戏,有复杂的排版、动画效果,所以,HTML定义了一套语法规则,来告诉浏览器如何把一个丰富多彩的页面显示出来。

    HTML长什么样?上次我们看了新浪首页的HTML源码,如果仔细数数,竟然有6000多行!

    所以,学HTML,就不要指望从新浪入手了。我们来看看最简单的HTML长什么样:

    Hello


    Hello, world!


    可以用文本编辑器编写HTML,然后保存为​​hello.html​​,双击或者把文件拖到浏览器中,就可以看到效果:

    Python爬虫技术--基础篇--Web开发(上)-python

    HTML文档就是一系列的Tag组成,最外层的Tag是​​<html>​​​。规范的HTML也包含​​<head>…</head>​​​和​​<body>…</body>​​(注意不要和HTTP的Header、Body搞混了),由于HTML是富文档模型,所以,还有一系列的Tag用来表示链接、图片、表格、表单等等。

    CSS简介

    CSS是Cascading Style Sheets(层叠样式表)的简称,CSS用来控制HTML里的所有元素如何展现,比如,给标题元素​​<h1>​​加一个样式,变成48号字体,灰色,带阴影:

    Hello

    h1 {
    color: #333333;
    font-size: 48px;
    text-shadow: 3px 3px 3px #666666;
    }

    Hello, world!


    效果如下:

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    JavaScript简介

    JavaScript虽然名称有个Java,但它和Java真的一点关系没有。JavaScript是为了让HTML具有交互性而作为脚本语言添加的,JavaScript既可以内嵌到HTML中,也可以从外部链接到HTML中。如果我们希望当用户点击标题时把标题变成红色,就必须通过JavaScript来实现:

    Hello

    h1 {
    color: #333333;
    font-size: 48px;
    text-shadow: 3px 3px 3px #666666;
    }

    function change() {
    document.getElementsByTagName(‘h1’)[0].style.color = ‘#ff0000’;
    }

    Hello, world!


    点击标题后效果如下:

    Python爬虫技术--基础篇--Web开发(上)-python

    小结

    如果要学习Web开发,首先要对HTML、CSS和JavaScript作一定的了解。HTML定义了页面的内容,CSS来控制页面元素的样式,而JavaScript负责页面的交互逻辑。

    这里推荐一个在线学习网站w3schools:

    ​​http://www.w3schools.com/​​

    以及一个对应的中文版本:

    ​​http://www.w3school.com.cn/​​

    当我们用Python或者其他语言开发Web应用时,我们就是要在服务器端动态创建出HTML,这样,浏览器就会向不同的用户显示出不同的Web页面。

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