Первые шаги в aiohttp

Введение

Привет, меня зовут Артём и я работаю бекендером в KTS. Компания уже 3 года проводит летние и зимние курсы по разработке, а в феврале этого года прошла очередная бесплатная backend-школа от KTS. В ее рамках студенты изучали инструменты и технологии, которые используют разработчики нашей компании, общались с менторами и делали итоговый проект - чат-бота в стиле “Моя игра”, который защищали в конце курса. После курса отличившихся студентов мы приглашали на стажировку.

Школа состояла из 6 лекций, шаг за шагом погружавших студентов в мир веб-разработки. На них были рассмотрены такие темы как сетевые протоколы, взаимодействие backend-а и frontend-а, компоненты веб-сервера и многое другое. Лейтмотивом курса было изучение асинхронного веб-программирования на Python,  в частности изучение фреймворка aiohttp.

Для поступления на курс нужно было пройти комплексный тест на знания в области веба и python-а, так что студенты пришли учиться с хорошим начальным уровнем знаний. Однако, во время курса выяснилось, что не все темы даются одинаково легко. Самыми трудными для понимания темами стали:

1. Асинхронное программирование

2. Работа с СУБД

3. Деплой приложения

Студенты задавали достаточно разные по уровню понимания вопросы, начиная от “Как создать отложенную задачу, используя только asyncio?” и заканчивая “Почему нельзя использовать Django для асинхронного программирования?” (имелась в виду полностью синхронная версия Django). В коде наши менторы тоже находили ошибки, связанные с недостаточным пониманием предмета, например, использование синхронного драйвера для базы данных в асинхронном проекте.

По результатам курса, я решил написать небольшой туториал, рассказывающий о создании базового aiohttp-сервиса с нуля и затрагивающий самые сложные для студентов вопросы: как сделать асинхронное python-приложение, как работать с базой данных и как разложить свой проект в интернете. 

В цикле статей мы рассмотрим следующие темы:

1. Архитектура веб-приложения

2. Асинхронная работа с базой данных и автоматические миграции

3. Работа с HTML-шаблонами с помощью Jinja2

4. Размещение нашего приложения в Интернете с помощью сервиса Heroku

5. А также сигналы, обработку ошибок, работу с Docker’ом и многое другое.

Эта статья – первая из трех, и ее цель – помочь начинающим aiohttp-программистам написать первое “hello-world” приложение.

В этой статье мы напишем небольшое веб-приложение на aiohttp — стену с отзывами, где пользователь может оставить мнение о продукте.

Мы пройдем по шагам:

• Создание проекта

• Структура проекта

• Создание View

• Создание Route

• Создание шаблона

• Запуск приложения
  

Создание проекта

Все команды в статье были выполнены в операционной системе OSX, но также должны работать в любой *NIX системе, например в Linux Ubuntu. Во время разработки я буду использовать Python 3.7.

Давайте создадим папку aiohttp_server, которая в дальнейшем будет называться корнем проекта. В ней создадим текстовый файл requirements.txt, который будет содержать все необходимые для работы приложения зависимости и их версии.  Запишем в него следующие модули:

aiohttp==3.7.3 # наш фрейворк
aiohttp-jinja2==1.4.2 # модуль для работы с HTML-шаблонами

Создадим виртуальное окружение – что-то вроде песочницы, которое содержит приложение со своими библиотеками, обновление и изменение которых не затронет другие приложение, и установим в него наши зависимости:

cd {путь_до_папки}/aiohttp_server
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate

После этого в начале строки терминала должна появится надпись (venv) — это означает что виртуальное окружение успешно активировано. Установим необходимые модули:

pip install -r requirements.txt

Структура проекта

Создадим в папке aiohttp_server следующую структуру:

├── app
│   ├── __init__.py
│   ├── forum
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── routes.py  # тут будут пути, по которым надо отправлять запросы
│   │   └── views.py  # тут будут функции, обрабатывающие запросы
│   ├── settings.py
├── main.py  # тут будет точка входа в приложение
├── requirements.txt
└── templates
   └── index.html  # тут будет html-шаблон страницым сайта

Теперь откроем файл main.py и добавим в него следующее:

from aiohttp import web  # основной модуль aiohttp
import jinja2  # шаблонизатор jinja2
import aiohttp_jinja2  # адаптация jinja2 к aiohttp

# в этой функции производится настройка url-путей для всего приложения
def setup_routes(application):
   from app.forum.routes import setup_routes as setup_forum_routes
   setup_forum_routes(application)  # настраиваем url-пути приложения forum

def setup_external_libraries(application: web.Application) -> None:
   # указываем шаблонизатору, что html-шаблоны надо искать в папке templates
   aiohttp_jinja2.setup(application, loader=jinja2.FileSystemLoader("templates"))

def setup_app(application):
   # настройка всего приложения состоит из:
   setup_external_libraries(application)  # настройки внешних библиотек, например шаблонизатора
   setup_routes(application)  # настройки роутера приложения

app = web.Application()  # создаем наш веб-сервер

if __name__ == "__main__":  # эта строчка указывает, что данный файл можно запустить как скрипт
   setup_app(app)  # настраиваем приложение
   web.run_app(app)  # запускаем приложение

После предварительной настройки можно создать первый View.

Первый View

View — это некий вызываемый объект, который принимает на вход HTTP-запрос — Request и возвращает на пришедший запрос HTTP-ответ — Response.

Http-запрос содержит полезную информацию, например url запроса и его контекст, переданные пользователем данные и многое другое. В контексте запроса содержатся данные, которые мы или aiohttp добавили к этому запросу. Например, мы предварительно авторизовали пользователя — чтобы повторно не проверять авторизацию пользователя из базы во всех View и не дублировать код, мы можем добавить объект пользователя в контекст запроса. Тогда мы сможем получить нашего пользователя во View, например, так: request['user'].

HTTP-ответ включает в себя полезную нагрузку, например, данные в json, заголовки и статус ответа. В простейшем View, который из примера выше, всю работу по формированию HTTP-ответа выполняет декоратор @aiohttp_jinja2.template("index.html") . Декоратор получает данные из View, которые возвращаются в виде словаря, находит шаблон index.html (о шаблонах написано ниже), подставляет туда данные из этого словаря, преобразует шаблон в html-текст и передает его в ответ на запрос. Браузер парсит html и показывает страницу с нашим контентом.

В файле views.py в папке app/forum напишем следующий код:

import aiohttp_jinja2
from aiohttp import web

# создаем функцию, которая будет отдавать html-файл
@aiohttp_jinja2.template("index.html")
async def index(request):
   return {'title': 'Пишем первое приложение на aiohttp'}

Здесь создается функциональный View (function-based View). Определение “функциональный” означает, что код оформлен в виде функции, а не классом (в следующей части мы коснемся и class-based View).

Рассмотрим написанную функцию детальнее: функция обернута в декоратор @aiohttp_jinja2.template("index.html") — этот декоратор передает возвращенное функцией значение в шаблонизатор Jinja2, а затем возвращает сгенерированную шаблонизатором html-страницу как http-ответ. В данном случае возвращенным значением будет словарь, значения которого подставляются в html-файл index.html.

Отдельно стоит заметить, что объект запроса request передается как аргумент функции index. Мы не используем request в этой функции, но будем использовать в дальнейшем.

HTTP-запрос отправляется на конкретный url-адрес. Для передачи HTTP-запроса в нужный View необходимо задать эту связь в приложении с помощью Route.

Первый Route

Route — это звено, связывающее адрес, по которому был отправлен запрос и код View, в котором этот запрос будет обработан. То есть, если пользователь перейдет в корень нашего сайта (по адресу /), то объект запроса будет передан в View index и оттуда же будет возвращен ответ. Подробней про Route можно прочитать тут.

В файл routes.py необходимо добавить следующий код:

from app.forum import views

# настраиваем пути, которые будут вести к нашей странице
def setup_routes(app):
   app.router.add_get("/", views.index)

Первый Template

Теперь нам осталось только добавить в templates/index.html код верстку нашей страницы. Его можно найти по этой ссылке.

Template — это html-шаблон, в который подставляются данные, полученные в результате обработки запроса. В примере в коде View отдается словарь с ключом title, шаблонизатор Jinja2 ищет в указанном html-шаблоне строки {{title}} и заменяет их на значение из словаря по данному ключу. Это простейший пример, шаблоны позволяют делать намного больше: выполнять операции ветвления, циклы и другие операции, например, суммирование. Примеры использования можно посмотреть в документации jinja2.

Запуск приложения

Мы создали первую версию нашего приложения! Осталось запустить его следующей командой в терминале (убедитесь, что находитесь в папке aiohttp_server):

python3 main.py

Вы должны увидеть следующий текст в консоли. Он означает, что сервер запущен на порту 8080.

======== Running on http://0.0.0.0:8080 ========

(Press CTRL+C to quit)

Давайте теперь посмотрим результаты нашей работы! Для этого перейдите по адресу http://0.0.0.0:8080 в браузере. Вы должны увидеть первую версию нашего приложения. При клике на кнопку “Отправить” должно возникнуть сообщение о том, что отзыв отправлен.

Поздравляю! Вы успешно создали первое приложение на aiohttp!

Заключение

В статье рассмотрено создание простого приложения на aiohttp, которое принимает запрос пользователя и отдает html-страницу. Мы затронули:

• Настройку виртуального окружения

• Базовую настройку проекта на aiohttp

• Создание View

• Создание Route

• Использование html-шаблонов

Наше приложение представляет собой простой веб-сервер, отдающий html-страницу по запросу - в нем нет никакого взаимодействия с базами данных, его структура максимально проста и оно недоступно пользователям в Интернете. В следующих статьях мы разберем, как вырастить из нашей заготовки “настоящее” веб-приложение на aiohttp и опубликовать его в Интернете.

Весь код статьи можно найти на гитхабе.

Пользуясь случаем, приглашаю всех читателей, интересующихся веб-разработкой, к нам на бесплатные занятия школу KTS. А для более опытных читателей сейчас идет запись на продвинутые курсы для backend-разработчиков, желающих повысить свои навыки в асинхронной веб-разработке. Всю информацию о всех школах можно найти на сайте, а также в нашем телеграм-чате.