Django新手必看:从入门到精通Web应用开发①【文末送书三本】-Toy模板网

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1. Django是什么

Django 是使用 Python 语言开发的一款免费而且开源的 Web 应用框架。

由于 Python 语言的跨平台性，所以 Django 同样支持 Windows、Linux 和 Mac 系统。
在 Python 语言炽手可热的当下，Django 也迅速的崛起，在 Web 开发领域占有一席之地。
基于 Python 开发的框架除了 Django 外，还有可以实现快速建站Flask和支持高并发处理的 Tornado ，而Django 是最有代表性的一位，它们三者是当前最流行的 Python Web 框架。

1.2 Django的由来

Django 最初是被开发用来管理劳伦斯集团旗下一些以新闻内容为主的网站。

2003 年，Lawerence Journal-World 报社的 Web 开发者艾德里安和威利森开始用 Python语言去开发应用。新闻界的快节奏使他们必须提高产品的开发速度，于是他们两个人想办法构建出了节省开发时间的框架，这个框架将能复用的组件或者模块放在一起，使开发者不必重复的工作，这是Django 诞生的根本原因。
后来他们所在的开发小组决定将这个框架发布成一个开源软件。经过发展和时间的积累，Django 有了数以万计用户和贡献者，现在 Django成为了 Web 开发者中最流行的框架。

下图是Django的标志：

Django新手必看:从入门到精通Web应用开发①【文末送书三本】

通过上面的介绍，可以给出 Web 框架的概念：

它是一套组件，提供通用的设计模式，能够最大程度地降低开发 Web 站点开发的难度，Django 的设计目标就是使复杂的工作变得简单。

1.3 Django的命名

Django 是以一个名叫 Django Reinhardt(莱因哈特）吉他手的的名字来命名的。因为程序员的世界不能缺少音乐，开发者在他的音乐中得到灵感，为了感谢纪念这位吉他手，所以 Django的名字也由此诞生！

Django 的发音也非常有趣，大写字母 D 不发音，正确的发音是“栈go/姜戈”。

1.4 Django的版本发布

Django 初次发布于 2005 年 7 月，并于 2008 年 9 月发行第一正式版本 1.0。

以下是Django版本的一些主要发布历史：

1.0（2008年9月）：首个稳定版本，简化了安装和配置流程，完善了模板系统和ORM。
1.2（2010年5月）：添加了新的分页器、表单和表单验证API、模板标签和过滤器，以及自定义存储后端。
1.4（2012年3月）：引入了新的数据库路由、支持多个数据库、提高了Unicode支持、添加了新的测试和调试工具等。
1.6（2013年11月）：改进了ORM，添加了新的表达式语言、样式主题、支持Python 3。
2.0（2017年12月）：去除不赞成的功能，例如Python 2支持，更新了常用的模块，提高了性能和可用性。
3.0（2019年12月）：提供了新的ASGI编程模型、支持异步视图和中间件、改进了ORM和管理界面等。

1.5 Django框架的特点

相对于 Python 的其他 Web 框架，Django 的功能是最完整的，Django 定义了服务发布、路由映射、模板编程、数据处理的一整套功能。

Django的主要特点如下：

完善的文档：经过多年的发展和完善，Django 官方提供了完善的在线文档，为开发者解决问题提供支持。
集成 ORM（数据对象映射）组件：Django 的 Model 层自带数据库 ORM 组件，为操作不同类型的数据库提供了统一的方式。
URL 映射技术：Django 使用正则表达式管理URL映射，因此给开发者带来了极高的灵活性。
后台管理系统：开发者只需通过简单的几行配置和代码就可以实现完整的后台数据管理Web控制台。
错误信息提示：在开发调试过程中如果出现异常，Django 可以提供完整的错误信息帮助开发者定位问题。

2 Django的设计模式

2.1 MVC设计模式

我们先对 MVC 设计模式进行介绍，它是 Web 设计模式的经典之作，MTV 模式也是在它的基础上衍生而来。

MVC是Model-View-Controller（模型-视图-控制器）的缩写，主要应用于Web应用开发。其中，Model表示数据和业务逻辑，View表示用户界面，Controller则负责处理用户请求、更新Model和View以及路由控制等一系列操作。通常来说，MVC会将Controller和View分开，使得系统的扩展性和可维护性更高。

MVC 是 Model-View-Controller 的缩写，其中每个单词都有其不同的含义：

Modle 代表数据存储层，是对数据表的定义和数据的增删改查；
View 代表视图层，是系统前端显示部分，它负责显示什么和如何进行显示；
Controller 代表控制层，负责根据从 View 层输入的指令来检索 Model 层的数据，并在该层编写代码产生结果并输出。

MVC设计模式示意图如下：

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MVC 设计模式的请求与响应过程描述如下：

用户通过浏览器向服务器发起 request 请求，Controller 接受请求后，同时向 Model 和 View 发送指令。
Mole 根据指令与数据库交互并选择相应业务数据，然后将数据发送给 Controller 。
View 接收到 Controller 的指令后，加载用户请求的页面，并将此页面发送给 Controller 。
Controller 接收到 Model 和 View 的数据后，将它们组织成响应格式发送给浏览器，浏览器通过解析后把页面展示出来。

MVC 的 3 层之间紧密相连，但又相互独立，每一层的修改都不会影响其它层，每一层都提供了各自独立的接口供其它层调用，MVC的设计模式降低了代码之间的耦合性（即关联性），增加了模块的可重用性，这就是 MVC 的设计模式。

2.2 MTV设计模式

Django 借鉴了经典的 MVC 模式，它也将交互的过程分为了 3 个层次，也就是 MTV 设计模式：

MTV是Model-Template-View（模型-模板-视图）的缩写，主要应用于Django框架中。其本质和MVC相同，Model依然表示数据和业务逻辑，View依然表示用户界面，但是Controller则变成了Template。Template主要负责渲染数据到HTML模板，而View则负责数据的处理和逻辑判断。

Model：数据存储层，处理所有数据相关的业务，和数据库进行交互，并提供数据的增删改查
Template：模板层（也叫表现层）具体来处理页面的显示
View：业务逻辑层，处理具体的业务逻辑，它的作用是连通Model 层和 Template

MTV 设计模式示意图如下：

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我们按照 MVC 的设计模式对 MTV 进行分析，MTV 设计模式中，用 View 层取代了 Controller 层的位置，用Template 层取代了原来 View 层的位置。

MTV 设计模式的请求与响应过程描述如下：

用户通过浏览器对服务器发起 request 请求，服务器接收请求后，通过 View 的业务逻辑层进行分析，同时向 Model 层和 Template 层发送指令；
Mole 层与数据库进行交互，将数据返回给 View 层；
Template 层接收到指令后，调用相应的模板，并返回给 View 层；
View 层接收到模板与数据后，首先对模板进行渲染（即将相应的数据赋值给模板），然后组织成响应格式返回给浏览器，浏览器进行解析后并最终呈现给用户。

通过以上两种设计模式的比较，我们可以得出 MTV 是 MVC 的一种细化，将原来 MVC 中的 V层拿出来进行分离，视图的显示与如何显示交给 Template 层，而 View 层更专注于实现业务逻辑。其实在 Django 是有Controller 层的，只不过它由框架本身来实现，所以我们不用关心它。Django 更关注于M、T 和 V。

3 Django安装与配置

3.1 Python支持版本：

Django 3.2支持的Python版本为3.6、3.7、3.8和3.9
Django 4.1只支持Python 3.8、3.9和3.10。

因为考虑到新的python版本更新和新的mysql数据库版本，由此使用python3.8和Django 4.1

3.2 Django 3.2与4.1区别

Django自带的ASGI支持：

在Django 3.2中，ASGI的支持已经得到了很大的改进，但是在Django4.1中，ASGI的支持得到了更多的增强和改进，包括更好的性能和更多的功能。

Type annotations支持：

在Django 3.2中，Type annotations得到了一些支持，但是在Django 4.1中，Type
annotations的支持得到了进一步的扩展和增强。

Admin后台管理：

Django 4.1对Admin后台管理进行了一些改进，包括更好的UI设计、更好的性能和更多的功能。

Django 4.1在官方文档中建议使用MySQL 5.7或MySQL8.0进行数据库的存储，但也可以使用其他MySQL的版本。与Python版本的选择类似，选择MySQL的版本主要考虑Django 4.1支持的版本以及个人项目的实际需求。

以下是一些常见的MySQL版本选择：

MySQL 5.6: 支持度较低，已经不再得到主要更新，不建议使用。
MySQL 5.7: 此版本是Django 4.1官方建议的MySQL版本之一。该版本增加了JSON数据类型和多源复制等功能。
MySQL 8.0: 此版本是Django 4.1官方建议的MySQL版本之一。该版本引入了一些新的安全特性和全局锁等改进。

在cmd命令行执行如下命令进行在线安装，安装时可以指定版本号：

pip install django==4.1

推荐使用国内的清华镜像源：

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple django==4.1

检查是否安装成功：

通过 CMD 命令行中进入 Python 交互解释器，用以下方式检查 Django 是否安装成功，若能成功返回 Django 版本号，则说明安装成功：

import django
django.get_version()

4 Django创建第一个项目

本节我们将学习如何创建 Django 项目以及 Django 项目的初始化，我们将创建一个名为 BookStore 的 Django 项目，用此项目来讲解 Django 框架的部分知识，通过这个项目我们将一起打开 Django 世界的大门。

4.1第一个项目Bookstore

我们创建一个名为Book的文件夹，用它来承载Bookstore项目。

方式一：

在CMD命令行使用cd命令进入新建的Book文件夹，然后使用如下命令创建BookStore项目：

django-admin startproject Bookstore

startproject 是 django-admin 的子命令，它是专门用来创建 Django 项目的。

方式二（推荐）：

在pycharm里面创建django项目：

第一步：

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第二步：

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创建完成后如图所示：

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4.2 Django项目配置文件

二级子目录 BookStore 下的文件称为 Django 项目的配置文件，它们在创建项目的时候自动生成。下面我们对上述涉及到的文件进行详细的说明：

manage.py文件

一级子目录中的 manage.py 文件是管理 Django 项目的重要命令行工具，它主要用于启动项目、创建应用和完成数据库的迁移等。
__init__.py文件

二级子目录中的 __init__.py文件用于标识当前所在的目录是一个 Python 包，如果在此文件中，通过 import 导入其他方法或者包会被 Django 自动识别。
settings.py文件

settings.py 文件是 Django 项目的重要配置文件。项目启动时，settings.py 配置文件会被自动调用，而它定义的一些全局为 Django 运行提供参数，在此配置文件中也可以自定义一些变量，用于全局作用域的数据传递。
urls.py文件

url.py 文件用于记录 Django 项目的 URL 映射关系，它属于项目的基础路由配置文件，路由系统就是在这个文件中完成相应配置的，项目中的动态路径必须先经过该文件匹配，才能实现 Web 站点上资源的访问功能。
wsgi.py文件

wsgi.py 是 WSGI（Web Server Gateway Interface）服务器程序的入口文件，主要用于启动应用程序。它遵守 WSGI 协议并负责网络通讯部分的实现，只有在项目部署的时候才会用到它。
asgi.py文件

在Django 4.1版本中，创建asgi.py是为了支持ASGI（Asynchronous Server GatewayInterface）协议的Web服务器，以便更好地支持异步I/O编程模型和更好的性能。
ASGI协议替代了传统的WSGI（Web Server Gateway Interface）协议，在Django3.0版本中开始支持ASGI，Django 4.1版本中进一步完善了对ASGI的支持。
asgi.py文件中默认包含ASGI应用程序实例，该应用程序实例管理了一系列的middlewares和routes等信息，用于处理客户端的请求，并返回响应数据。在使用ASGI协议时，可以通过asgi.py文件来配置ASGI应用程序，以便更好地支持异步I/O模型和更高的性能。

5启动Django项目

5.1 启动项目实现访问

方法一：

在 CMD 命令行工具中，执行cd命令进入 Book/BookStore 目录下，我们知道在 BookStore 子目录下有一个 manage.py 文件，而这个文件的主要作用之一就是用来启动项目的，所以必须和 manage.py 文件处于同一个路径下才可以执行启动命令。
启动项目的命令如下所示：

python manage.py runserver

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方法二：

在pycharm的Terminal中输入以下命令：

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在浏览器地址栏输入 http://127.0.0.1:8000 进行访问，如下图所示：

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当你在地址栏回车的一瞬间，若出现了如图所示的界面后，那么恭喜你，表示项目的骨架已经搭建完成了。

其实你会发现我们只是用了一个启动命令，就实现一个站点的访问功能，这就是 Django 框架的优势所在，Django 框架依靠创建项目时生成的配置文件，从而构建了自身功能的完整性。

5.2 启动项目命令介绍

我们使用如下命令启动了项目：

python manage.py runserver

Django的默认启动端口是8000，当然也可以选定其他端口来启用。

比如，你想在你的计算机上启动多个 Django 项目，那么就需要多个端口启动不同的项目，否则就会出现端口重用的问题，那么如何通过指定端口号启动项目呢？我们可以使用如下命令格式：

python manage.py runserver 7000

上面的命令表示的是以 7000 端口启动项目。

6 settings.py配置文件详解

settings.py 配置文件，它是 Django 框架的重要配置文件，它定义的一些全局变量用来给 Django 框架传递参数，我们还可以根据自己的实际需求来修改这个文件从而实现某些特定的要求。下面我们对这个配置文件进行详细介绍，了解这个配置文件，是迈进 Django 世界的重要一步。

首先使用 Pycharm 打开 BookStore 项目，注意此时的根目录是一级子目录 BookStore，而不是 Book 目录，如图所示：

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6.1 settings.py文件介绍

下面对 settings.py 配置文件涉及到的知识点进行依次讲解：

BASE_DIR
- 它用于绑定当前项目 BookStore 所在的绝对路径，项目中的所有的文件都需要依赖此路径，绑定路径的方法如下：
```
BASE_DIR = Path(__file__).resolve().parent.parent
```
  __file__是python的语法，显示当前文件的位置。
SECRET_KEY
- SECRET_KEY是一个随机生成的字符串，用于加密Cookie、密码等保密信息。它是Django应用程序中最重要的安全设置之一。如果泄漏了SECRET_KEY，黑客就可以访问加密的数据，并且能够轻松地破解密码等私人信息。

在Django中，SECRET_KEY通常定义在settings.py文件中，每个Django实例都应该有自己独特的SECRET_KEY。Django在创建新项目时会自动创建一个包含一些随机字符串的SECRET_KEY。在实际应用中，最佳实践是将SECRET_KEY存储在环境变量或机密存储中，而不是硬编码在应用代码中。

DEBUG

用于配置 Django 项目的启用模式，有两种取值方式：
- DEBUG = True用于在开发环境中使用，属于调试模式，在项目的运行过程中会暴露一些错误信息以方便调试。
- DEBUG = False用于线上环境，表示不启用调试模式。
ALLOWED_HOSTS

这个参数是指当前项目中用来安装的应用（APP）的列表，Django 把默认自带的应用放在这个列表里，比如 Admin 后台应用、Auth
用户管理系统等。

INSTALLED_APPS INSTALLED_APPS是一个非常重要的设置。我们可以根据自己的项目需求对其进行增加或删除，比如公司要单独开发一个后台管理系统，就可以把第一项 admin 注释掉。开发时自己编写的应用都必须在这个变量表中进行注册才能生效。所以这个列表需要经常的改动。

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
]

MIDDLEWARE

它用于注册中间件，Django 默认加载了一些中间件。例如，用于处理会话的 SessionMiddleware 等，同样我们可以对这些中间件进行添加或者注释。
ROOT_URLCONF
```
ROOT_URLCONF = 'Bookstore.urls'
```
它指定了当前项目的根 URL，是 Django 路由系统的入口。
TEMPLATES

它用于指定模板的配置信息，列表中每一元素都是一个字典。
WSGI_APPLICATION

项目部署时，Django 的内置服务器将使用的 WSGI 应用程序对象的完整 Python 路径。
DATABASES

它用于指定数据库配置信息，这里默认配置的是 Django 自带的 sqllite3 数据库。Django 支持多种数据库，在这个字典变量中更改数据库配置。在后续章节我们将对 Mysql 数据库配置进行讲解。
AUTH_PASSWORD_VALIDATORS

这是一个支持插拔的密码验证器，且可以一次性配置多个，Django 通过这些内置组件来避免用户设置的密码等级不足的问题。
LANGUAGE_CODE和TIME_ZONE

分别代表语言配置项和当前服务端时区的配置项，我们常用的配置如下所示：
- LANGUAGE_CODE 取值是英文：'en-us’或者中文：‘zh-Hans’；
- TIME_ZONE 取值是世界时区 ‘UTC’ 或中国时区 ‘Asia/Shanghai’。
USE_I18N和USE_L10N

项目开发完成后，可以选择向不同国家的用户提供服务，那么就需要支持国际化和本地化。USE_I18N 和 USE_L10N 这两个变量值表示是否需要开启国际化和本地化功能。默认开启的状态。

提示：

USE_I18N = True 与 USE_L10N = True 其的 I18N 指的是国际化英文缩写，L10N 指的是本地化英文缩写。

USE_TZ = TRUE

它指对时区的处理方式，当设置为 True 的时候，存储到数据库的时间是世界时间 ‘UTC’。
STATIC_URL = '/static/'

它指的是静态资源的存放位置，静态资源包括 CSS、JS、Images。比如我们要在项目中添加一些图片，通常这些静态图片被存放在新建的 static 目录下，这样就实现了通过 STATIC_URL= ‘/static/’ 路径对静态资源的访问。

6.2 如何配置setting.py文件

在开发的过程中，为了使 settings.py适用项目，都要对这个默认配置文件进行相应的修改，那么我们应该如何修改呢，有哪几个重要的步骤呢？下面总结了配置文件的一些通用修改项，让我们一起来看看。

6.3 修改语言与时区

在项目中设置语言、时区是必不可少的。

打开 settings.py 文件，在文件的末尾部分找到相应的变量进行配置，如下所示：

# 设置为中文模式
LANGUAGE_CODE = 'zh-Hans'

TIME_ZONE = 'Asia/Shanghai'

然后访问 127.0.0:8000 来验证，发现已经变成了中文模式，如图所示：

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6.4 设置时区不敏感

当 USE_TZ 设置为 False 时，表示对时区不敏感，并且让数据库时间符合本地时区。

6.5 配置项目所需数据库

在 Django 项目中配置数据库是必不可少的，我们使用 MySQL 作为项目的数据库。
如果我们在Django中要连接mysql数据库，需要安装一个库（mysqlclient）

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下面是 Django 默认配置的 sqlite3 数据库：

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.sqlite3',  引擎
        'NAME': BASE_DIR / 'db.sqlite3',        名称
    }
}

在配置 MySQL 数据库之前，先进入 MySQL 命令行界面为项目建库，使用如下命令：

CREATE DATABASE bookstoredb;

然后在 settings.py 文件中配置 MySQL 数据库，如下所示：

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',  # 使用的数据库的引擎
        'NAME': 'bookstoredb',  # 数据库
        'USER': 'root',  # 账号
        'PASSWORD': '000000',  # 密码
        'HOST': '127.0.0.1',  # 主机ip
        'PORT': '3306',  # 端口
    }
}

注意：配置是根据自己的数据库的密码来，不要copy上述代码。

下面我们对上述DATABASES中的字典元素进行介绍：

ENGINE：指定使用的数据库引擎
NAME：指定项目所用的数据库名字
USER：是 MySQL 用户名
PASSWORD：指的是数据库的密码
HOST：数据库服务器地址，这里是本地环境开发，所以使用本地回送地址 127.0.0.1
PORT：MySQL 数据库的端口号，默认端口是 3306

6.6 学会阅读报错信息

Django 允许我们在项目运行过程中直接修改配置文件，但如果配置文件出错，那么错误信息将会输出到该项目对应的命令行。

如下所示：

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说明没有安装mysqlclient，此时就需要安装一下。

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以上就是对 settings.py 的文件的基本修改，当然 settings.py 还可以进行很多的配置，比如模板配置或者静态文件路径的配置，但是这些配置需要根据项目实际要求而定，在后续章节会对其进行介绍。

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