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Python探索之旅：從基礎到實踐系列 第 21 篇

DAY 21: 掌握 Web 框架——從 Flask 入門到 Django 初探

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在現代 Web 開發中，框架的選擇對於開發效率和應用性能至關重要。Python 提供了多種強大的 Web 框架，其中 Flask 和 Django 是最受歡迎的兩個選擇。今天，我們將深入了解這兩個框架，從建構一個簡單的 Flask 網站開始，然後進入 Django 框架的安裝與設置，理解其核心結構。

一、Flask 入門

Flask 是一個輕量級的 Web 框架，適合用於小型應用或快速原型開發。它的核心理念是簡單且可擴展，允許開發者根據需求自由添加功能。

1. 安裝 Flask

首先，我們需要安裝 Flask。建議使用虛擬環境來管理項目依賴。

# 創建虛擬環境（可選）
python -m venv venv

# 啟動虛擬環境
# Windows
venv\Scripts\activate
# macOS/Linux
source venv/bin/activate

# 安裝 Flask
pip install Flask
2. 建構一個簡單的 Flask 網站

接下來，我們將創建一個簡單的 Flask 應用，處理基本的路由。

# app.py
from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def home():
    return "歡迎來到我的第一個 Flask 網站！"

@app.route('/about')
def about():
    return "這是關於頁面。"

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

說明：

  • Flask 類別初始化應用程式。
  • @app.route() 裝飾器用於定義路由。
  • home() 和 about() 函式對應到不同的 URL 路徑。
  • debug=True 允許在開發過程中自動重載和顯示錯誤訊息。
3. 運行 Flask 應用

在終端中運行以下命令來啟動 Flask 伺服器：

python app.py

打開瀏覽器，訪問 http://127.0.0.1:5000/，你將看到「歡迎來到我的第一個 Flask 網站！」的訊息。訪問 http://127.0.0.1:5000/about，則顯示「這是關於頁面。」。

4. 渲染模板

Flask 支持使用模板引擎（如 Jinja2）來渲染 HTML 頁面，讓網頁更具動態性和可維護性。

步驟：

  1. 創建 templates 資料夾。
  2. 在 templates 資料夾內創建 home.html 和 about.html 文件。

home.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-TW">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>首頁</title>
</head>
<body>
    <h1>{{ title }}</h1>
    <p>{{ message }}</p>
</body>
</html>

about.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-TW">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>關於我們</title>
</head>
<body>
    <h1>{{ title }}</h1>
    <p>{{ description }}</p>
</body>
</html>

修改 app.py 以渲染模板

from flask import Flask, render_template

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def home():
    return render_template('home.html', title="首頁", message="歡迎來到我的第一個 Flask 網站！")

@app.route('/about')
def about():
    return render_template('about.html', title="關於我們", description="這是關於頁面。")

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

說明：

  • render_template() 函式用於渲染指定的 HTML 模板，並傳遞變數給模板。
  • 模板中的 {{ variable }} 語法用於插入動態內容。
5. 處理表單提交

Flask 也能夠處理表單提交，這對於用戶輸入和互動非常有用。

步驟：

  1. 創建一個表單模板 form.html。

form.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-TW">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>提交表單</title>
</head>
<body>
    <h1>提交你的資訊</h1>
    <form method="POST" action="/submit">
        <label for="name">姓名:</label>
        <input type="text" id="name" name="name" required>
        <br><br>
        <input type="submit" value="提交">
    </form>
</body>
</html>
  1. 修改 app.py 以處理表單。
from flask import Flask, render_template, request

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def home():
    return render_template('home.html', title="首頁", message="歡迎來到我的第一個 Flask 網站！")

@app.route('/about')
def about():
    return render_template('about.html', title="關於我們", description="這是關於頁面。")

@app.route('/form')
def form():
    return render_template('form.html')

@app.route('/submit', methods=['POST'])
def submit():
    name = request.form.get('name')
    return f"感謝 {name} 的提交！"

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

說明：

  • 新增 /form 路由來顯示表單。
  • /submit 路由處理 POST 請求，獲取表單數據並回應。

二、Django 框架入門

Django 是一個高級的 Web 框架，提供了豐富的功能，如 ORM、管理後台、表單處理等，非常適合用於中大型應用的開發。相比 Flask 的輕量，Django 更加全面和結構化。

1. 安裝與設置 Django

步驟：

  1. 安裝 Django

同樣，建議在虛擬環境中安裝 Django。

pip install django
  1. 創建 Django 項目

使用 django-admin 工具來創建一個新的 Django 項目。

django-admin startproject myproject

這將創建一個名為 myproject 的目錄，包含以下結構：

myproject/
    manage.py
    myproject/
        __init__.py
        settings.py
        urls.py
        asgi.py
        wsgi.py
  1. 運行 Django 開發伺服器

進入項目目錄並啟動開發伺服器。

cd myproject
python manage.py runserver

打開瀏覽器，訪問 http://127.0.0.1:8000/，你將看到 Django 的歡迎頁面。

2. 理解 Django 的框架結構

Django 遵循「MTV」設計模式（Model-Template-View），這與傳統的 MVC 模式相似。

  • Model（模型）：負責數據的處理和數據庫操作。
  • Template（模板）：負責數據的呈現和前端界面。
  • View（視圖）：負責處理業務邏輯，連接模型與模板。

核心文件說明：

  • manage.py：Django 的命令行工具，用於管理項目。
  • settings.py：配置項目設置，如數據庫、已安裝應用等。
  • urls.py：定義 URL 路由，將 URL 對應到視圖。
  • wsgi.py 和 asgi.py：用於部署應用的接口。
3. 創建 Django 應用

在 Django 項目中，一個應用（app）是項目的組成部分，負責特定的功能。

python manage.py startapp myapp

這將創建一個名為 myapp 的目錄，包含以下結構：

myapp/
    __init__.py
    admin.py
    apps.py
    migrations/
        __init__.py
    models.py
    tests.py
    views.py

說明：

  • models.py：定義數據模型。
  • views.py：定義視圖函數或類。
  • admin.py：註冊模型到 Django 管理後台。
4. 配置應用

在 myproject/settings.py 中，將新創建的應用加入 INSTALLED_APPS 列表：

# myproject/settings.py

INSTALLED_APPS = [
    ...
    'myapp',
]
5. 定義 URL 路由

在 myapp 內創建一個 urls.py 文件，並定義應用的路由。

# myapp/urls.py

from django.urls import path
from . import views

urlpatterns = [
    path('', views.home, name='home'),
    path('about/', views.about, name='about'),
]

接著，在主項目的 urls.py 中包含應用的路由。

# myproject/urls.py

from django.contrib import admin
from django.urls import path, include

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('', include('myapp.urls')),
]
6. 定義視圖

在 myapp/views.py 中定義視圖函數來處理請求並返回響應。

# myapp/views.py

from django.http import HttpResponse
from django.shortcuts import render

def home(request):
    return HttpResponse("歡迎來到我的第一個 Django 網站！")

def about(request):
    return HttpResponse("這是關於頁面。")
7. 運行與測試

再次啟動開發伺服器：

python manage.py runserver

訪問 http://127.0.0.1:8000/，你將看到「歡迎來到我的第一個 Django 網站！」的訊息。訪問 http://127.0.0.1:8000/about/，則顯示「這是關於頁面。」。

8. 使用模板渲染

與 Flask 類似，Django 也支持使用模板來渲染 HTML 頁面。這有助於分離業務邏輯與前端呈現。

步驟：

  1. 在 myapp 內創建 templates 資料夾，並在其中創建 home.html 和 about.html 文件。

home.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-TW">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>首頁</title>
</head>
<body>
    <h1>{{ title }}</h1>
    <p>{{ message }}</p>
</body>
</html>

about.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-TW">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>關於我們</title>
</head>
<body>
    <h1>{{ title }}</h1>
    <p>{{ description }}</p>
</body>
</html>
  1. 修改視圖以渲染模板：
# myapp/views.py

from django.shortcuts import render

def home(request):
    context = {
        'title': '首頁',
        'message': '歡迎來到我的第一個 Django 網站！'
    }
    return render(request, 'home.html', context)

def about(request):
    context = {
        'title': '關於我們',
        'description': '這是關於頁面。'
    }
    return render(request, 'about.html', context)

說明：

  • render() 函數用於渲染指定的模板，並傳遞上下文變數給模板。
  • 模板中的 {{ variable }} 語法用於插入動態內容。
9. Django 管理後台

Django 提供了一個功能強大的管理後台，讓你可以輕鬆管理應用的數據。

步驟：

  1. 創建管理員帳號 
python manage.py createsuperuser

按照提示輸入用戶名、電子郵件和密碼。

  1. 註冊模型到管理後台

假設我們有一個簡單的模型 LotteryNumber：

# myapp/models.py

from django.db import models

class LotteryNumber(models.Model):
    number = models.CharField(max_length=20)
    draw_date = models.DateField()

    def __str__(self):
        return f"{self.number} - {self.draw_date}"
  1. 進行數據庫遷移 
python manage.py makemigrations
python manage.py migrate
  1. 註冊模型到 admin.py 
# myapp/admin.py

from django.contrib import admin
from .models import LotteryNumber

admin.site.register(LotteryNumber)
  1. 訪問管理後台

啟動伺服器，並訪問 http://127.0.0.1:8000/admin/，使用剛創建的管理員帳號登錄。你將看到 LotteryNumber 模型，並可以在這裡添加、修改和刪除數據。

三、總結與展望

今天，我們深入探討了兩個強大的 Python Web 框架——Flask 和 Django。Flask 以其輕量和靈活性適合快速開發小型應用，而 Django 提供了全面的功能，適合中大型項目的開發。

學習重點回顧：

  • Flask：

    • 安裝與基本設置
    • 建構簡單的網站，處理路由
    • 使用模板渲染動態頁面
    • 處理表單提交

  • Django：

    • 安裝與項目創建
    • 理解 Django 的框架結構（MTV 模式）
    • 創建應用，定義 URL 路由
    • 使用模板渲染動態頁面
    • 設置並使用 Django 管理後台

展望未來：

接下來的學習中，我們可以進一步探索 Flask 的擴展功能，如資料庫整合（SQLAlchemy）、表單處理（WTForms），以及 Django 的更高級功能，如用戶認證、REST API 開發等。通過實踐和專案開發，將理論知識轉化為實際技能，成為一名高效的 Web 開發者。

透過今天的學習，我們已經建立了使用 Flask 和 Django 開發 Web 應用的基礎。無論是選擇輕量的 Flask 還是功能全面的 Django，都能夠滿足不同規模和需求的開發項目。持續練習並挑戰更複雜的專案，將幫助我們在 Web 開發領域中更上一層樓！


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