带你读《Python Django Web典型模块 开发实战》之二:用Django REST framework实现

简介: 本书内容涵盖了收费API业务模型的开发、网站防爬虫策略、网站违禁词自查系统的搭建、会员系统的搭建、前后端分离项目的上线部署等大大小小十余个项目模块分析,可以基本解决Django学习者从理论到实践过渡过程中经常会遇到的大部分问题。

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第2章 用Django REST framework实现

豆瓣API应用
  活跃在互联网上的年轻人中,不论是文艺青年还是非文艺青年,可能都会去逛豆瓣网(以后简称为豆瓣),因此大家对豆瓣并不陌生。豆瓣上多年以来囤积的海量数据,对于无数与文艺相关的项目是非常重要的内容。比如想要开发一个面向喜欢重金属音乐的用户群体的音乐推荐软件,就需要获取豆瓣中重金属类目下的音乐数据信息,以此了解哪些音乐评分较高。
  几年前,豆瓣这些数据的API,都是免费提供给广大开发者的,但是随着近些年数据资产的价值越来越被重视,豆瓣向外提供数据查询的API开始收费,包括电影、图书、音乐等所有类目。
  开发者想要获得豆瓣上的数据,需要向豆瓣付费,才可以有权限调用相关的API,而本章就是开发一个这样的业务模型。

2.1 豆瓣API功能介绍

  豆瓣图书的API功能原理是用户通过输入图书的ISBN号(书号)、书名、作者、出版社等部分信息,就可获取到该图书在豆瓣上的所有信息。当然,API中除了要包含检索信息之外,还要包含开发者的apikey,用来记录开发者访问API的次数,以此向开发者收费。目前豆瓣图书的API是0.3元/100次。

2.2 Django REST framework序列化

  序列化(Serialization)是指将对象的状态信息转换为可以存储或传输形式的过程。在客户端与服务端传输的数据形式主要分为两种:XML和JSON。在Django中的序列化就是指将对象状态的信息转换为JSON数据,以达到将数据信息传送给前端的目的。
  序列化是开发API不可缺少的一个环节,Django本身也有一套做序列化的方案,这个方案可以说已经做得很好了,但是若跟Django REST framework相比,还是不够极致,速度不够快。

2.2.1 Postman的使用

  Postman是一款非常流行的API调试工具,其使用简单、方便,而且功能强大。
  通过Postman可以便捷地向API发送GET、POST、PUT和DELETE请求,几乎是资深或者伪资深开发人员调试API的首选。当然,这并不是Postman在开发领域如此受欢迎的唯一理由。Postman最早是以Chrome浏览器插件的形式存在,可以从Chrome应用商店搜索、下载并安装,后来因为一些原因,Chrome应用商店在国内无法访问, 2018年Postman停止了对Chrome浏览器的支持,提供了独立安装包,不再依赖Chrome,同时支持Linux、Windows和Mac OS系统。
  测试人员做接口测试会有更多选择,例如Jmeter和soapUI等,因为测试人员就是完成产品的测试,而开发人员不需要有更多的选择,毕竟开发人员是创新者、创造者。Postman的下载地址是https://www.getpostman.com/apps

2.2.2 用serializers.Serializer方式序列化

  还记得我们在第1章中新建的Django项目book吗?下面我们来一起在这个项目中一步一步地通过Serializer序列化组件,完成豆瓣API核心功能的开发。
  (1)打开项目book。
  (2)安装Django REST framework及其依赖包markdown和django-filter。命令如下:
  
  pip install djangorestframework markdown django-filter
  
  (3)在settings中注册,代码如下:

INSTALLED_APPS = [
      'django.contrib.admin',
      'django.contrib.auth',
      'django.contrib.contentTypes',
      'django.contrib.sessions',
      'django.contrib.messages',
      'django.contrib.staticfiles',
      'users.apps.UsersConfig',
      'rest_framework'
  ]

  (4)设计users的models.py,重构用户表UserProfile,增加字段APIkey和money。当然,为了演示核心功能,可以建立一张最简单的表,大家可以根据个人喜好增加一些业务字段来丰富项目功能。

from django.db import models
  from django.contrib.auth.models import AbstractUser
  # Create your models here.
  class UserProfile(AbstractUser):
      """
      用户
      """
      APIkey=models.CharField(max_length=30,verbose_name='APIkey',default='abcdefghigklmn')
      money=models.IntegerField(default=10,verbose_name='余额')
      class Meta:
          verbose_name='用户'
          verbose_name_plural = verbose_name
      def __str__(self):
          return self.username

  (5)在settings中配置用户表的继承代码:

AUTH_USER_MODEL='users.UserProfile'

  (6)在users的models.py文件中新建书籍信息表book,为了演示方便,我们姑且将作者字段并入书籍信息表,读者在实际项目中可根据业务模式灵活设计数据表model:
  

from datetime import datetime
  from django.db import models
  class Book(models.Model):
      """
      书籍信息
      """
      title=models.CharField(max_length=30,verbose_name='书名',default='')
      isbn=models.CharField(max_length=30,verbose_name='isbn',default='')
      author=models.CharField(max_length=20,verbose_name='作者',default='')
      publish=models.CharField(max_length=30,verbose_name='出版社',default='')
      rate=models.FloatField(default=0,verbose_name='豆瓣评分')
      add_time = models.DateTimeField(default=datetime.now, verbose_name='添加时间')
      class Meta:
          verbose_name='书籍信息'
          verbose_name_plural = verbose_name
      def __str__(self):
          return self.title

  (7)执行数据更新命令:

python manage.py makemigrations
  python manage.py migrate

  (8)建立一个超级用户,用户名为admin,邮箱为1@1.com,密码为admin1234。

python manage.py createsuperuser
  Username: admin
  邮箱: 1@1.com
  Password:
  Password (again):

  (9)通过PyCharm的Databases操作面板,直接在book表内增加一条记录,title为一个书名,isbn为777777,author为一个作者,publish为一个出版社,rate为6.6,add_time为154087130331。
  (10)准备工作已经完成,接下来是我们的“正片”开始啦。在users目录下新建py文件serializers,将序列化的类代码写入其中:

from rest_framework import serializers
  from .models import UserProfile,Book
  class BookSerializer(serializers.Serializer):
      title=serializers.CharField(required=True,max_length=100)
      isbn=serializers.CharField(required=True,max_length=100)
      author=serializers.CharField(required=True,max_length=100)
      publish=serializers.CharField(required=True,max_length=100)
      rate=serializers.FloatField(default=0)

  (11)在users/views中编写视图代码:
  

from .serializers import BookSerializer
  from rest_framework.views import APIView
  from rest_framework.response import Response
  from .models import UserProfile,Book
  class BookAPIView1(APIView):
      """
      使用Serializer
      """
      def get(self, request, format=None):
          APIKey=self.request.query_params.get("apikey", 0)
          developer=UserProfile.objects.filter(APIkey=APIKey).first()
          if developer:
              balance=developer.money
              if balance>0:
                  isbn = self.request.query_params.get("isbn", 0)
                  books = Book.objects.filter(isbn=int(isbn))
                  books_serializer = BookSerializer(books, many=True)
                  developer.money-=1
                  developer.save()
                  return Response(books_serializer.data)
              else:
                  return Response("兄弟,又到了需要充钱的时候!好开心啊!")
          else:
              return Response("查无此人啊")

  (12)在urls中配置路由如下:

from django.contrib import admin
  from django.urls import path
  from users.views import BookAPIView1
  urlpatterns = [
      path('admin/', admin.site.urls),
      path('apibook1/',BookAPIView1.as_view(),name='book1'),
  ]

  至此,我们可以运行book项目,使用Postman访问API来测试一下啦。我们用Postman的GET方式访问API:

http://127.0.0.1:8000/apibook1/?apikey=abcdefghigklmn&isbn=777777

  我们获得了想要的JSON数据:

 [
      {
          "title": "一个书名",
          "isbn": "777777",
          "author": "一个作者",
          "publish": "一个出版社",
          "rate": 6.6
      }
  ]

  然后到数据库中查看一下,发现用户admin的money被减去了1,变成了9。当我们用Postman故意填错apikey时,访问:

http://127.0.0.1:8000/apibook1/?apikey=abcdefghigklmn33&isbn=777777

  API返回的数据为:
  
  "查无此人啊"
  
  当我们连续访问10次:

http://127.0.0.1:8000/apibook1/?apikey=abcdefghigklmn&isbn=777777

  API返回的数据为:
  
  "兄弟,又到了需要充钱的时候!好开心啊!"
  
  至此,一个简单的模仿豆瓣图书API的功能就实现了。在实际的项目中,这样的实现方式虽然原理很清晰,但是存在着很明显的短板,比如被查询的表的字段不可能只有几个,我们在真正调用豆瓣图书API的时候就会发现,即使只查询一本书的信息,由于有很多的字段和外键字段,返回的数据量也会非常大。如果使用Serializer进行序列化,那么工作量实在太大,严重影响了开发效率。
  所以,这里使用Serializer进行序列化,目的是让大家通过这种序列化方式更加轻松地理解Django REST framework的序列化原理。在实际生产环境中,更加被广泛应用的序列化方式是采用了Django REST framework的ModelSerializer。

2.2.3 用serializers.ModelSerializer方式序列化

  在上一节中,我们通过使用Django REST framework的Serializer序列化,实现了一个模仿豆瓣图书API的功能,在这一节,我们将要使用Django REST framework的ModelSerializer来实现这个功能。因为都是在book项目中,所以上一节中介绍的很多步骤我们没有必要重复。我们现在要做的,首先是到数据库中的UserProfile表中,将用户admin的money从0修改回10,不然API只能返回提醒充值的数据。
  在users/Serializer.py中,写book的ModelSerializer序列化类:

from rest_framework import serializers
  from .models import UserProfile,Book
  class BookModelSerializer(serializers.ModelSerializer):
      class Meta:
          model = Book
          fields="__all__"                #将整个表的所有字段都序列化

  在users/views.py中,编写基于BookModelSerializer的图书API视图类:
  

from .serializers import BookModelSerializer
  from rest_framework.views import APIView
  from rest_framework.response import Response
  from .models import UserProfile,Book
  class BookAPIView2(APIView):
      """
      使用ModelSerializer
      """
      def get(self, request, format=None):
          APIKey=self.request.query_params.get("apikey", 0)
          developer=UserProfile.objects.filter(APIkey=APIKey).first()
          if developer:
              balance=developer.money
              if balance>0:
                  isbn = self.request.query_params.get("isbn", 0)
                  books = Book.objects.filter(isbn=int(isbn))
                  books_serializer = BookModelSerializer(books, many=True)
                  developer.money-=1
                  developer.save()
                  return Response(books_serializer.data)
              else:
                  return Response("兄弟,又到了需要充钱的时候!好开心啊!")
          else:
              return Response("查无此人啊")

注意:使用ModelSerializer序列化对应的视图类与使用Serializer进行序列化对应的视图类,除了序列化的方式不同,其他的代码都是相同的。
  在urls中配置路由代码:

from django.contrib import admin
  from django.urls import path
  from users.views import BookAPIView1,BookAPIView2
  urlpatterns = [
      path('admin/', admin.site.urls),
      path('apibook1/',BookAPIView1.as_view(),name='book1'),
      path('apibook2/',BookAPIView2.as_view(),name='book2'),
  ]

  使用Postman对API进行测试,用GET的方式访问:

http://127.0.0.1:8000/apibook2/?apikey=abcdefghigklmn&isbn=777777

  返回书籍所有的字段数据:

[
      {
          "id": 1,
          "title": "一个书名",
          "isbn": "777777",
          "author": "一个作者",
          "publish": "一个出版社",
          "rate": 6.6,
          "add_time": null
      }
  ]

注意:这里的add_time字段为null,是因为这个项目使用了Django默认的db.sqlite3数据库。由于db.sqlite3在存储时间字段的时候,是以时间戳的格式保存的,所以直接使用Django REST framework的Serializer进行序列化失败。在实际项目中,我们会选择MySQL等主流数据库,就不会出现这种情况了。
  可以看出,对于一条有很多字段的数据记录来说,使用ModelSerializer的序列化方式,可以一句话将所有字段序列化,非常方便。当然,ModelSerializer也可以像Serializer一样对某几个特定字段进行序列化,写法也很简单,只需要对原本的BookModelSerializer修改一行代码:

class BookModelSerializer(serializers.ModelSerializer):
      class Meta:
          model = Book
          # fields="__all__"                        #将整个表的所有字段都序列化
          fields = ('title', 'isbn', 'author')     #指定序列化某些字段

  使用Postman对API进行测试,用GET的方式访问:

http://127.0.0.1:8000/apibook2/?apikey=abcdefghigklmn&isbn=777777

  返回的数据就成了:

 [
      {
          "title": "一个书名",
          "isbn": "777777",
          "author": "一个作者"
      }
  ]

  至此,我们对Django REST framework的两种序列化方式做一个总结:Serializer和ModelSerializer两种序列化方式中,前者比较容易理解,适用于新手;后者则在商业项目中被使用的更多,在实际开发中建议大家多使用后者。
  记得笔者初学Django REST framework时,一直很困惑于用哪种序列化方式更好。因为许多教材中都将Django REST framework的Serializer和ModelSerializer,与Django的Form和ModelForm做对比,虽然二者相似,在优劣选择上却是不同的。Form虽然没有ModelForm效率高,但是ModelForm的使用增加了项目的耦合度,不符合项目解耦原则,所以Form比ModelForm更优(除了字段量过大的情况);而ModelSerializer有Serializer所有的优点,同时并没有比Serializer明显的不足之外,所以ModelSerializer比Serializer更优。

2.3 Django REST framework视图三层封装

  其实,Django REST framework中最令人困惑的并不是Serializer与ModelSerializer的选择,而是三层封装的视图使用哪种好?到底应该怎样选择?视图层层封装,层层嵌套,令人混乱不堪,再加上版本更替,许多教程与实际项目中的演示对不上号,学习起来更是晦涩难懂。
  最无奈的是,就算硬着头皮将文档教程“啃”下来,但依然困惑于实现一个功能,到底应该封装几层,使用哪种视图方式,根本不敢贸然选择,犹豫不决之间又浪费了许多时间。因此业内有十个抛弃Django REST framework的人里九个是因为视图封装之说。我们将会在下一节聊一聊视图的三层封装,如果你也是一个对Django REST framework视图的三层封装如鲠在喉的程序员,可要打起精神来。

2.3.1 用mixins.ListModelMixin+GenericAPIView的方式实现视图封装

  在users/views.py中,使用mixins.ListModelMixin+GenericAPIView编写基于Book ModelSerializer的图书API视图类。代码如下:
  

from .serializers import BookModelSerializer
  from rest_framework.response import Response
  from .models import UserProfile,Book
  from rest_framework import mixins
  from rest_framework import generics
  ookMixinView1(mixins.ListModelMixin,generics.GenericAPIView):
      queryset=Book.objects.all()
      serializer_class = BookModelSerializer
      def get(self,request,*args,**kwargs):    #如果这里不加get函数,代表默认不
                                                  支持get访问这个api,所以必须加上
          APIKey = self.request.query_params.get("apikey", 0)
          developer = UserProfile.objects.filter(APIkey=APIKey).first()
          if developer:
              balance=developer.money
              if balance>0:
                  isbn = self.request.query_params.get("isbn", 0)
                  developer.money -= 1
                  developer.save()
                  self.queryset = Book.objects.filter(isbn=int(isbn))
                  return self.list(request, *args, **kwargs)
              else:
                  return Response("兄弟,又到了需要充钱的时候!好开心啊!")
          else:
              return Response("查无此人啊")

  在urls中配置路由代码如下:
  

from django.contrib import admin
  from django.urls import path
  from users.views import BookAPIView1,BookAPIView2
  from users.views import BookMixinView1
  urlpatterns = [
      path('admin/', admin.site.urls),
      path('apibook1/',BookAPIView1.as_view(),name='book1'),
      path('apibook2/',BookAPIView2.as_view(),name='book2'),
      path('apibook3/',BookMixinView1.as_view(),name='book3'),
  ]

  这时,我们再使用Postman对API进行测试,用GET的方式访问:

http://127.0.0.1:8000/apibook3/?apikey=abcdefghigklmn&isbn=777777

  我们获得了跟使用APIView编写的API视图同样的效果,也获得了以下数据:

[
      {
          "title": "一个书名",
          "isbn": "777777",
          "author": "一个作者"
      }
  ]

2.3.2 用generics.ListAPIView的方式实现视图封装

  在users/views.py中,使用generics.ListAPIView编写基于BookModelSerializer的图书API视图类,代码如下:

from .serializers import BookModelSerializer

  from rest_framework.response import Response

  from .models import UserProfile,Book
  from rest_framework import mixins
  from rest_framework import generics
  class BookMixinView2(generics.ListAPIView):
      queryset = Book.objects.all()
      serializer_class = BookModelSerializer
      def get(self,request,*args,**kwargs):
          APIKey = self.request.query_params.get("apikey", 0)
          developer = UserProfile.objects.filter(APIkey=APIKey).first()
if developer:
              balance=developer.money
              if balance>0:
                  isbn = self.request.query_params.get("isbn", 0)
                  developer.money -= 1
                  developer.save()
                  self.queryset = Book.objects.filter(isbn=int(isbn))
                  return self.list(request, *args, **kwargs)
              else:
                  return Response("兄弟,又到了需要充钱的时候!好开心啊!")
          else:
              return Response("查无此人啊")

  
  在urls中配置路由代码:

from django.contrib import admin
  from django.urls import path
  from users.views import BookAPIView1,BookAPIView2
  from users.views import BookMixinView1,BookMixinView2
  urlpatterns = [
      path('admin/', admin.site.urls),
      path('apibook1/',BookAPIView1.as_view(),name='book1'),
      path('apibook2/',BookAPIView2.as_view(),name='book2'),
      path('apibook3/',BookMixinView1.as_view(),name='book3'),
      path('apibook4/',BookMixinView2.as_view(),name='book4'),
  ]

  
  使用Postman对API进行测试,用GET的方式访问:

http://127.0.0.1:8000/apibook4/?apikey=abcdefghigklmn&isbn=777777

  我们获得了跟使用APIView编写的API视图同样的效果,也获得了以下数据:

[
      {
          "title": "一个书名",
          "isbn": "777777",
          "author": "一个作者"
      }
  ]

注意:使用mixins.ListModelMixin+generics.GenericAPIView对APIView进行一次封装,至少需要加一个get函数:

def get(self,request,*args,**kwargs): 
      return self.list(request,*args,**kwargs)

而使用generics.ListAPIView则可以不用加这个函数,因为generics.ListAPIView相对于mixins.ListModelMixin+generics.GenericAPIView而言,所谓的封装,就是封装了一个get函数罢了。

2.3.3 用viewsets+Router的方式实现视图封装

  在users/views.py中,使用viewsets.ModelViewSet编写基于BookModelSerializer的图书API视图类,代码如下:
  

from .serializers import BookModelSerializer
  from rest_framework.response import Response
  from .models import UserProfile,Book
  from rest_framework import viewsets
  from rest_framework.permissions import BasePermission
  class IsDeveloper(BasePermission):
      message='查无此人啊'
      def has_permission(self,request,view):
          APIKey = request.query_params.get("apikey", 0)
          developer = UserProfile.objects.filter(APIkey=APIKey).first()
          if developer:
              return True
          else:
              print(self.message)
              return False
  class EnoughMoney(BasePermission):
      message = "兄弟,又到了需要充钱的时候!好开心啊!"
      def has_permission(self,request,view):
          APIKey = request.query_params.get("apikey", 0)
          developer = UserProfile.objects.filter(APIkey=APIKey).first()
          balance = developer.money
          if balance > 0:
              developer.money -= 1
              developer.save()
              return True
          else:
              return False
  class BookModelViewSet(viewsets.ModelViewSet):
      authentication_classes = []
      permission_classes = [IsDeveloper, EnoughMoney]
      queryset = Book.objects.all()
      serializer_class = BookModelSerializer
      def get_queryset(self):
          isbn = self.request.query_params.get("isbn", 0)
          books = Book.objects.filter(isbn=int(isbn))
          queryset=books
          return queryset

  在urls中配置路由代码:
  

from django.contrib import admin
  from django.urls import path
  from users.views import BookAPIView2
  from users.views import BookMixinView1,BookMixinView2
  from users.views import BookModelViewSet
  from rest_framework.routers import DefaultRouter
  from django.conf.urls import include
  router=DefaultRouter()
  router.register(r'apibook5',BookModelViewSet)
  urlpatterns = [
      path('admin/', admin.site.urls),
      path('apibook2/',BookAPIView2.as_view(),name='book2'),
      path('apibook3/',BookMixinView1.as_view(),name='book3'),
      path('apibook4/',BookMixinView2.as_view(),name='book4'),
      path('',include(router.urls))
  ]

  使用Postman对API进行测试,用GET的方式访问:

http://127.0.0.1:8000/apibook5/?apikey=abcdefghigklmn&isbn=777777

  获得了以下数据:

 [
      {
          "title": "一个书名",
          "isbn": "777777",
          "author": "一个作者"
      }
  ]

  当我们连续10次用get访问API后,得到以下提示信息:

{
      "detail": "兄弟,又到了需要充钱的时候!好开心啊!"
  }

注意:Django REST framework的权限组件有一个原则,即没有认证就没有权限!所以我们可以看见,在视图类BookModelViewSet中不但加入了permission_classes = [IsDeveloper, EnoughMoney],还加入了authentication_classes = []这样一个空列表。这一行代码是必须加的,如果不加,虽然权限组件依然起作用,但是在权限通不过的时候,detail将不会显示我们自定义的message的内容,而永远只是提示认证未通过。

2.3.4 小结

  在这一章中,我们使用Django REST framework三层封装(APIView、mixins和viewsets)分别实现了一遍豆瓣图书API的功能。对比这3种视图封装方式,大家觉得哪一种更优一些呢?
  相信有很多Django REST framework的学习者,在学到视图封装的时候,都会认为APIView这一层封装的知识点还是比较好领会的,一切的麻烦都是从mixins开始,mixins虽然只是在APIView的基础上又做了一层封装,但是根据不同的method,又分成了mixins. ListModelMixin、generics.GenericAPIView和generics.ListAPIView,这样非常容易让人认为所谓Django REST framework的三层视图封装,指的是APIView、mixins和Generics.ListAPIView,然后当发现文档后面的viewsets时,概念瞬间就凌乱了,甚至学完viewsets,脑中依然一片混乱。
  当读者发现有这么多方式可以实现同一个功能时,非常容易在选择时犹豫不决,再加上Django REST framework的许多教程中,经常会出现一些诸如“像魔法一样”“非常强大”、“很简单”这类故弄玄虚的词,令人更加困扰。
  那么,到底该怎样选择视图封装呢?我们马上就将得到一个相对确切的答案。
  首先,我们来剖析视图的封装层数。要知道,我们经常说到的Django REST framework的“三层视图封装”,并不是仅仅封装了三层,下面解剖一个viewsets.ModelViewSet看一下:

class ModelViewSet(mixins.CreateModelMixin,
                     mixins.RetrieveModelMixin,
                     mixins.UpdateModelMixin,
                     mixins.DestroyModelMixin,
                     mixins.ListModelMixin,
                     GenericViewSet):
  class GenericViewSet(ViewSetMixin, generics.GenericAPIView):
  class GenericAPIView(views.APIView):

  
  可以看出,从APIView到views.ModelViewSet,mixins只是个过程,mixins存在的价值,更多的是为了帮助Django REST framework学习者,更加容易地理解视图封装的原理。但事实上似乎并没有起到帮助作用。可以说,我们在今后的项目中,只需要优先在APIView和viewsets中选择即可。至于mixins就好像是斐波那契数列一样,几乎永远不会缺席于应聘Django REST framework技术岗位的笔试题中,但在实际项目中却很少能用得上。
  APIView和viewsets应该怎样选择呢?Django REST framework的官方文档中也有介绍过二者的取舍问题,但帮助不大。以我们在本章中实现的豆瓣图书API这个功能来看,viewsets虽然对APIView做了封装,但结果反而是代码更多了,逻辑更麻烦了,显然,像这类情况,我们应该选择APIView。总结一下,当视图要实现的功能中,存在数据运算、拼接的业务逻辑时,比如本章例子中,API成功访问一次,用户表中的money记录减少1,可以一律选择APIView的方式来写视图类,除此以外,优先使用viewsets的方式来写视图类,毕竟使用viewsets+Router在常规功能上效率极高。

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