Django中间件探索：揭秘中间件在Web应用中的守护角色与实战应用

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Django中间件探索：揭秘中间件在Web应用中的守护角色与实战应用

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前言
一、默认中间件

1. 中间件作用
2. 中间件执行顺序
二、自定义中间件

1. 钩子方法的种类
2. 自定义中间件

a. 自定义中间件并注册
b. 提供一个测试中间件效果的正确视图
c. 提供一个测试中间件效果的错误视图

d. 提供一个测试中间件效果的模板视图

前言

Django中间件 是Web应用中的隐形守护者，负责在请求与响应之间执行关键任务。本文将解析Django默认中间件的作用，并教你如何编写和注册自定义中间件。通过实际案例，你将了解中间件在视图处理、错误处理和模板渲染中的作用。

一、默认中间件

1. 中间件作用

Django中的中间件是一个轻量级、底层的插件系统，可以介入Django的请求和响应处理过程，全局修改Django的输入或输出。

中间件的设计为开发者提供了一种无侵入式的开发方式，增强了Django框架的健壮性。我们可以使用中间件，在Django处理视图的不同阶段对输入或输出进行干预。

因为改变的是全局，所以需要谨慎使用，用不好会影响到性能.

作用：在不改 django框架源代码的基础上新增全局的扩展功能

本质就是个装饰器 - - - 中间件只需要添加一次，所有的接口都生效

2. 中间件执行顺序

如果你想修改请求，例如被传送到view中的**HttpRequest对象。或者你想修改view返回的HttpResponse**对象，这些都可以通过中间件来实现。

可能你还想在view执行之前做一些操作，这种情况就可以用 middleware来实现。

Django默认的中间件：（在django项目的settings模块中，有一个 MIDDLEWARE_CLASSES 变量，其中每一个元素就是一个中间件，如下图）

#settings.py
MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    # 为request/response提供了几种xss脚本过滤的安全改进，无它不安全
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    # 开启session会话支持，无它无session
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    # 基于APPEND_SLASH和PREPEND_WWW的设置来重写URL，
    # 如果APPEND_SLASH设为True，并且初始URL 没有以斜线结尾以及在URLconf 中没找到对应定义，这时形成一个斜线结尾的新URL；
    # 如果PREPEND_WWW设为True，前面缺少 www.的url将会被重定向到相同但是以一个www.开头的ur
    
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    # 添加跨站点请求伪造的保护，通过向POST表单添加一个隐藏的表单字段，并检查请求中是否有正确的值，无它无csrf保护
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    # 在视图函数执行前向每个接收到的user对象添加HttpRequest属性，表示当前登录的用户，无它用不了request.user
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    # 开启基于Cookie和会话的消息支持，无它无message
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
    # 对点击劫持的保护
]

二、自定义中间件

1. 钩子方法的种类

django中默认给咱们提供了几个中间件，如果在过程中开发者想自己对请求和响应做出特殊处理，需要自己定义一个中间件，自定义的中间件需要继承 django.utils.deprecation.MiddlewareMixin这个类。并重写对应的方法。

中间件中重写的5个方法:

1、process_request(self,request) 
2、process_view(self, request, callback, callback_args, callback_kwargs) 
3、process_template_response(self,request,response)
4、process_exception(self, request, exception)
5、process_response(self, request, response)

以上方法的返回值可以是None或一个HttpResponse对象，如果是None，则继续按照django定义的规则向后继续执行，如果是HttpResponse对象，则直接将该对象返回给用户。

2. 自定义中间件

a. 自定义中间件并注册

自定义中间件示例代码如下：

# customMiddleware.py
from django.http import HttpResponse
from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin
class CustomMiddleware(MiddlewareMixin):
    def process_request(self, request):
        """
        处理请求前: 在每个请求上，request对象产生之后，url匹配之前调用,返回None或HttpResponse对象
        """
        print('before request=====', request)
    def process_view(self, request, view_func, *view_args, **view_kwargs):
        """
        :param view_func: Django即将使用的视图函数,它是实际的函数对象，而不是函数的名称作为字符串
        :param view_args: 将传递给视图的位置参数的列表
        :param view_kwargs: 将传递给视图的关键字参数的字典;
               view_args和view_kwargs都不包含第一个视图参数（request）
        """
        # 处理视图前：在每个请求上，url匹配之后，视图函数调用之前调用，返回None或HttpResponse对象
        print('before view=======')
    def process_template_response(self, request, response):
        # 在视图函数执行完后立即执行的, 执行 该 函数有一个前提条件，那就是视图函数返回的对象是一个 TemplateResponse 对象或等价方法, 直接返回render函数无效）
        print("render template=======")
        return response
    def process_exception(self, request, exception):
        # 这个方法只有在视图函数中出现异常了才执行，它返回的值可以是一个None也可以是一个HttpResponse对象
        print("raise exception=======")
        return HttpResponse(exception)
    def process_response(self, request, response):
        # 处理响应后：视图函数调用之后，所有响应返回浏览器之前被调用，在每个请求上调用，返回HttpResponse对象
        print('after response=======', response)
        return response

在process_response中可以实现将返回数据修改操作 ,示例代码（此代码只可以响应drf的Response有效，因为普通HttpResponse中没有data属性）：

from django.utils.encoding import force_str, force_bytes
import json
def process_response(self, request, response):
    if response['Content-Type'] == 'application/json':
        # 解码JSON数据
        data = json.loads(force_str(response.content))
        # 修改数据
        data['modified_key'] = 'modified_value'
        # 重新编码JSON数据
        response.content = force_bytes(json.dumps(data))
    return response

注册中间件：

在 django 项目的 settings 模块中，在 MIDDLEWARE_CLASSES 变量中添加自定义中间件

MIDDLEWARE = [
	# 添加自定义的中间件---CustomMiddleware
    'app.customMiddleware.CustomMiddleware',
    'corsheaders.middleware.CorsMiddleware',
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    ......
]

b. 提供一个测试中间件效果的正确视图

b.提供一个测试中间件效果的正确视图：

# views.py
from rest_framework.views import APIView
from django.http import HttpResponse
# Create your views here.
class IndexView(APIView):
    def get(self, request):
        print("IndexView======================")
        return HttpResponse("Hello Index GET")

当用户发起请求的时候会依次经过所有的的中间件，这个时候的请求会依次穿过所有中间件的process_request方法,最后到达views的函数中，views函数处理后，在依次穿过所有中间件的process_response方法,最后返回给请求者。

中间件执行结果展示：

访问路径：http://localhost:8000/app/index/

before request===== 
before view=======
IndexView======================
after response======= 
[16/Jun/2024 19:55:45] "GET /app/index/ HTTP/1.1" 200 15

c. 提供一个测试中间件效果的错误视图

c.提供一个测试中间件效果的错误视图：

# views.py
from rest_framework.views import APIView
from django.http import HttpResponse
# Create your views here.
class IndexView(APIView):
    def get(self, request):
        print("IndexView======================")
        3/0
        return HttpResponse("Hello Index GET")

此时，视图发生异常，会执行中间件的 process_exception方法，而在该方法中，将异常信息作为响应返回，因此，页面显示"division by zero"

中间件执行结果展示：

访问路径：http://localhost:8000/app/index/

before request===== 
before view=======
IndexView======================
raise exception=======
after response======= 
[16/Jun/2024 19:58:22] "GET /app/index/ HTTP/1.1" 200 16

d. 提供一个测试中间件效果的模板视图

d.提供一个测试中间件效果的模板视图：

# views.py
from django.template.response import TemplateResponse
from rest_framework.views import APIView
# Create your views here.
class IndexView(APIView):
    def get(self, request):
        print("IndexView======================")
        return TemplateResponse(request, 'index.html')

注意: 只有返回的对象是TemplateResponse 对象或等价方法时，才执行中间件的 process_template_response方法，直接调用render方法无效。

中间件执行结果展示：

访问路径：http://localhost:8000/app/index/

before request===== 
before view=======
IndexView======================
render template=======
after response======= 
[16/Jun/2024 19:59:20] "GET /app/index/ HTTP/1.1" 200 182

TemplateResponse VS render

TemplateResponse将模板的渲染延迟到视图完成之后。这允许任何模板响应中间件在响应上运行，并有可能在呈现模板之前更改模板或上下文数据。模板响应中间件运行后，将渲染模板，并在将响应返回给客户端之前对渲染的内容运行常规响应中间件。
render立即呈现模板，并返回HttpResponse。

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