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Flask 全栈学习指南

一、Flask 基础核心

1. 核心概念与启动流程
  • WSGI 与 Werkzeug

    • Flask 基于 Werkzeug 实现 WSGI 协议,处理 HTTP 请求到响应的全流程。
    • 手动实现 WSGI 应用示例:
      def simple_app(environ, start_response):status = '200 OK'headers = [('Content-type', 'text/plain')]start_response(status, headers)return [b'Hello, WSGI World!']
      
  • 最小化 Flask 应用

    from flask import Flask
    app = Flask(__name__)@app.route('/')
    def home():return 'Hello, Flask!'if __name__ == '__main__':app.run(debug=True)  # 开发模式启动
    

二、路由系统详解

1. 路由规则与动态参数
  • 参数类型限定

    @app.route('/user/<int:user_id>')      # 只匹配整数
    @app.route('/path/<path:subpath>')     # 匹配含斜杠的子路径
    @app.route('/uuid/<uuid:uuid_val>')    # 必须符合 UUID 格式
    
  • HTTP 方法控制

    @app.route('/api', methods=['GET', 'POST'])
    def handle_api():if request.method == 'POST':return 'Received data'return 'Send data here'
    
2. URL 构建与反向解析
from flask import url_for@app.route('/user/<username>')
def profile(username):return f'User {username}'# 在代码或模板中生成 URL
url_for('profile', username='alice')  # 输出 /user/alice

三、请求与响应对象

1. 请求数据获取
  • 表单与文件上传

    from flask import requestusername = request.form.get('username')
    uploaded_file = request.files['file']
    uploaded_file.save('/path/to/save')
    
  • JSON 数据与请求头

    data = request.get_json()
    user_agent = request.headers.get('User-Agent')
    
2. 自定义响应
  • 设置 Cookie 与 Header
    from flask import make_response@app.route('/set-cookie')
    def set_cookie():resp = make_response('Cookie set')resp.set_cookie('theme', 'dark')resp.headers['X-Custom-Header'] = '123'return resp
    

四、Jinja2 模板引擎

1. 模板继承与复用
  • 基础模板 (base.html)

    <!DOCTYPE html>
    <html>
    <head><title>{% block title %}{% endblock %}</title>
    </head>
    <body>{% block content %}{% endblock %}
    </body>
    </html>
    
  • 子模板扩展 (child.html)

    {% extends "base.html" %}
    {% block title %}Home Page{% endblock %}
    {% block content %}<h1>Welcome, {{ username }}</h1>
    {% endblock %}
    
2. 高级模板功能
  • 宏定义(类似函数)

    {% macro render_comment(comment) %}<div class="comment"><p>{{ comment.text }}</p><small>By {{ comment.author }}</small></div>
    {% endmacro %}{{ render_comment(comment) }}
    
  • 过滤器与全局变量

    # Python 中注册自定义过滤器
    @app.template_filter('reverse')
    def reverse_filter(s):return s[::-1]# 模板中使用
    {{ "hello" | reverse }}  <!-- 输出 "olleh" -->
    

五、数据库与 ORM(Flask-SQLAlchemy)

1. 模型定义与CRUD
  • 定义数据模型

    from flask_sqlalchemy import SQLAlchemydb = SQLAlchemy(app)class User(db.Model):id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)username = db.Column(db.String(80), unique=True)email = db.Column(db.String(120), unique=True)# 创建表(首次运行)
    with app.app_context():db.create_all()
    
  • 增删改查操作

    # 添加用户
    new_user = User(username='alice', email='alice@example.com')
    db.session.add(new_user)
    db.session.commit()# 查询用户
    user = User.query.filter_by(username='alice').first()
    
2. 高级功能
  • 多数据库绑定

    app.config['SQLALCHEMY_BINDS'] = {'users': 'sqlite:///users.db','posts': 'sqlite:///posts.db'
    }class Post(db.Model):__bind_key__ = 'posts'id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    
  • 数据库事件监听

    from sqlalchemy import eventdef before_insert_listener(mapper, connection, target):target.created_at = datetime.utcnow()event.listen(User, 'before_insert', before_insert_listener)
    

六、用户认证(Flask-Login)

1. 基础配置
  • 初始化与用户加载
    from flask_login import LoginManager, UserMixinlogin_manager = LoginManager(app)
    login_manager.login_view = 'login'class User(UserMixin, db.Model):# ... 模型字段 ...@login_manager.user_loader
    def load_user(user_id):return User.query.get(int(user_id))
    
2. 权限控制
  • 路由保护装饰器

    from flask_login import login_required, current_user@app.route('/dashboard')
    @login_required
    def dashboard():return f'Welcome, {current_user.username}'
    
  • 角色权限管理

    from functools import wrapsdef admin_required(f):@wraps(f)def decorated_function(*args, **kwargs):if not current_user.is_admin:abort(403)return f(*args, **kwargs)return decorated_function
    

七、大型项目架构

1. 工厂模式与蓝图
  • 工厂函数 (create_app)

    # app/__init__.py
    from flask import Flask
    from .config import Configdef create_app(config_class=Config):app = Flask(__name__)app.config.from_object(config_class)# 初始化扩展db.init_app(app)login.init_app(app)# 注册蓝图from .auth import bp as auth_bpapp.register_blueprint(auth_bp, url_prefix='/auth')return app
    
  • 蓝图模块化示例

    # app/auth/routes.py
    from flask import Blueprintbp = Blueprint('auth', __name__)@bp.route('/login')
    def login():return 'Login Page'
    
2. 数据库迁移(Flask-Migrate)
  • 迁移命令流程
    # 初始化迁移仓库
    flask db init# 生成迁移脚本
    flask db migrate -m "Initial migration"# 应用迁移
    flask db upgrade# 回滚迁移
    flask db downgrade
    

八、RESTful API 开发(Flask-RESTful)

1. 基础 API 设计
  • 资源类与路由绑定
    from flask_restful import Resource, Apiapi = Api(app)class UserAPI(Resource):def get(self, user_id):user = User.query.get_or_404(user_id)return {'username': user.username}api.add_resource(UserAPI, '/api/users/<int:user_id>')
    
2. 高级功能
  • 请求解析与数据验证
    from flask_restful import reqparseparser = reqparse.RequestParser()
    parser.add_argument('username', type=str, required=True)
    parser.add_argument('email', type=str, required=True)class UserListAPI(Resource):def post(self):args = parser.parse_args()new_user = User(username=args['username'], email=args['email'])db.session.add(new_user)db.session.commit()return {'message': 'User created'}, 201
    

九、生产部署与优化

1. WSGI 服务器配置
  • Gunicorn 启动命令
    gunicorn --workers 4 --bind 0.0.0.0:5000 "app:create_app()"
    
2. Nginx 反向代理
server {listen 80;server_name yourdomain.com;location / {proxy_pass http://localhost:5000;proxy_set_header Host $host;proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;}location /static {alias /path/to/static;expires 30d;}
}
3. Docker 容器化
FROM python:3.9-slimWORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txtCOPY . .CMD ["gunicorn", "--workers=4", "--bind=0.0.0.0:5000", "app:create_app()"]

十、扩展学习路线

1. 企业级实践
  • 异步任务(Celery)

    from celery import Celerycelery = Celery(app.name, broker=app.config['CELERY_BROKER_URL'])@celery.task
    def send_email_async(recipient, message):# 异步发送邮件逻辑pass
    
  • 微服务通信(gRPC/HTTP)

    import requests@app.route('/aggregate')
    def aggregate_data():user_service = requests.get('http://user-service:5000/users')return user_service.json()
    
2. 性能监控(Prometheus)
from prometheus_flask_exporter import PrometheusMetricsmetrics = PrometheusMetrics(app)
metrics.info('app_info', 'Application Info', version='1.0.0')

十一、学习资源推荐

  • 官方文档
    Flask Documentation | SQLAlchemy Docs

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