一個 Python 和 JavaScript 交換數(shù)據(jù)的庫
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「Python中文社區(qū)」，作者telepath。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系Python中文社區(qū)公眾號。
telepath是一個Django庫，用于在Python和JavaScript之間交換數(shù)據(jù)，使您可以構(gòu)建具有豐富客戶端接口的應用程序，同時將業(yè)務邏輯保留在服務器端代碼中。
它有什么作用?
它提供了一種將包括Python對象在內(nèi)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)打包為JSON可序列化格式的機制。通過向相應的JavaScript實現(xiàn)注冊該機制，可以擴展該機制以支持任何Python類。然后，打包的數(shù)據(jù)可以包含在HTTP響應中，并在JavaScript中解壓縮以獲得與原始數(shù)據(jù)等效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
安裝方法
- pip install telepath
并將'telepath'添加到項目的INSTALLED_APPS。
簡介
假設(shè)我們正在構(gòu)建一個用于玩跳棋的Django應用。我們已經(jīng)花費了數(shù)天或數(shù)周的時間，構(gòu)建了游戲規(guī)則的Python實現(xiàn)，并提供了代表當前游戲狀態(tài)和各個部分的類。但是，我們還希望為播放器提供一個適當友好的用戶界面，這意味著該是我們編寫JavaScript前端的時候了。我們的UI代碼不可避免地將擁有自己的對象，這些對象代表不同的角色，鏡像我們正在服務器上跟蹤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——但我們無法發(fā)送Python對象，因此將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端通常將意味著設(shè)計游戲狀態(tài)的JSON表示形式，并在兩端分別設(shè)計大量樣式代碼，遍歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以在本機對象之間來回轉(zhuǎn)換。讓我們看看telepath如何簡化該過程。
一個完整的跳棋游戲?qū)τ诒窘坛虂碚f有點太多了，所以我們只選擇渲染這一步...
在Python環(huán)境中，創(chuàng)建一個新的Django項目：
- pip install "Django>=3.1,<3.2"
- django-admin startproject draughts
- cd draughts
- ./manage.py startapp games
在draughts / settings.py的INSTALLED_APPS列表中添加'games'。
為簡單起見，在本示例中，我們將不涉及數(shù)據(jù)庫，而是將游戲狀態(tài)表示為普通的Python類而不是Django模型。修改games/views.py，如下所示：
- from django.shortcuts import render
- class Piece:
- def __init__(self, color, position):
- self.color = color
- self.position = position
- class GameState:
- def __init__(self, pieces):
- self.pieces = pieces
- @staticmethod
- def new_game():
- black_pieces = [
- Piece('black', (x, y))
- for y in range(0, 3)
- for x in range((y + 1) % 2, 8, 2)
- ]
- white_pieces = [
- Piece('white', (x, y))
- for y in range(5, 8)
- for x in range((y + 1) % 2, 8, 2)
- ]
- return GameState(black_pieces + white_pieces)
- def game(request):
- game_state = GameState.new_game()
- return render(request, 'game.html', {})
如下所示創(chuàng)建games/templates/game.html：
- <!doctype html>
- <html>
- <head>
- <title>Draughts</title>
- <script>
- document.addEventListener('DOMContentLoaded', event => {
- const gameElement = document.getElementById('game');
- gameElement.innerHTML = 'TODO: render the board here'
- });
- </script>
- </head>
- <body>
- <h1>Draughts</h1>
- <div id="game">
- </div>
- </body>
- </html>
將新視圖添加到draughts/urls.py:
- from django.contrib import admin
- from django.urls import path
- from games.views import game
- urlpatterns = [
- path('', game),
- path('admin/', admin.site.urls),
- ]
現(xiàn)在，使用./manage.py runserver啟動服務器，并訪問http：// localhost：8000 /。
到目前為止，我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個代表新游戲的GameState對象——現(xiàn)在是時候引入telepath，以便我們可以將該對象傳輸?shù)娇蛻舳?。?zhí)行下面命令：
- pip install telepath
并將'telepath'添加到draughts / settings.py中的INSTALLED_APPS列表中?，F(xiàn)在編輯games/views.py文件：
- import json
- from django.shortcuts import render
- from telepath import JSContext
- # ...
- def game(request):
- game_state = GameState.new_game()
- js_context = JSContext()
- packed_game_state = js_context.pack(game_state)
- game_state_json = json.dumps(packed_game_state)
- return render(request, 'game.html', {
- 'game_state_json': game_state_json,
- })
這里JSContext是一個幫助工具，用于管理游戲狀態(tài)對象到我們可以在Javascript中使用的表示形式的轉(zhuǎn)換。js_context.pack接受該對象并將其轉(zhuǎn)換為可以JSON序列化并傳遞到我們的模板的值。但是，現(xiàn)在重新加載頁面失敗，并出現(xiàn)以下形式的錯誤：don't know how to pack object:
這是因為GameState是Telepath尚不知道如何處理的自定義Python類型。傳遞給pack的任何自定義類型必須鏈接到相應的JavaScript實現(xiàn);這是通過定義Adapter對象并將其注冊到telepath來完成的。如下更新game / views.py：
- import json
- from django.shortcuts import render
- from telepath import Adapter, JSContext, register
- # ...
- class GameState:
- # keep definition as before
- class GameStateAdapter(Adapter):
- js_constructor = 'draughts.GameState'
- def js_args(self, game_state):
- return [game_state.pieces]
- class Media:
- js = ['draughts.js']
- register(GameStateAdapter(), GameState)
此處js_constructor是JavaScript構(gòu)造函數(shù)的標識符，該標識符將用于在客戶端上構(gòu)建GameState實例，并且js_args定義了將傳遞給此構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)列表，以重新創(chuàng)建給定game_state對象的JavaScript對應對象 。Media類指示文件，該文件遵循Django對格式媒體的約定，可在其中找到GameState的JavaScript實現(xiàn)。稍后我們將看到此JavaScript實現(xiàn)的外觀，現(xiàn)在，我們需要為Piece類定義一個類似的適配器，因為我們對GameStateAdapter的定義取決于是否能夠打包Piece實例。將以下定義添加到games/views.py：
- class Piece:
- # keep definition as before
- class PieceAdapter(Adapter):
- js_constructor = 'draughts.Piece'
- def js_args(self, piece):
- return [piece.color, piece.position]
- class Media:
- js = ['draughts.js']
- register(PieceAdapter(), Piece)
重新加載頁面，您將看到錯誤提示消失了，這表明我們已成功將GameState對象序列化為JSON并將其傳遞給模板?，F(xiàn)在，我們可以將其包含在模板中-編輯games/templates/game.html：
- <body>
- <h1>Draughts</h1>
- <div id="game" data-game-state="{{ game_state_json }}">
- </div>
- </body>
再次重新加載頁面，并在瀏覽器的開發(fā)人員工具中檢查游戲元素(在Chrome和Firefox中，右鍵單擊TODO注釋，然后選擇Inspect或Inspect Element)，您將看到GameState對象的JSON表示，準備好 解壓成完整的JavaScript對象。
除了將數(shù)據(jù)打包成JSON可序列化的格式外，JSContext對象還跟蹤將數(shù)據(jù)解壓縮所需的JavaScript媒體定義，作為其媒體屬性。讓我們更新游戲視圖，以將其也傳遞給模板-在games/views.py中：
- def game(request):
- game_state = GameState.new_game()
- js_context = JSContext()
- packed_game_state = js_context.pack(game_state)
- game_state_json = json.dumps(packed_game_state)
- return render(request, 'game.html', {
- 'game_state_json': game_state_json,
- 'media': js_context.media,
- })
將下面代碼添加到games / templates / game.html中的HTML頭文件中：
- <head>
- <title>Draughts</title>
- {{ media }}
- <script>
- document.addEventListener('DOMContentLoaded', event => {
- const gameElement = document.getElementById('game');
- gameElement.innerHTML = 'TODO: render the board here'
- });
- </script>
- </head>
重新加載頁面并查看源代碼，您將看到這帶來了兩個JavaScript包括 —— telepath.js(客戶端telepath庫，提供解包機制)和我們在適配器定義中指定的draughts.js文件。后者尚不存在，所以讓我們在games / static / draughts.js中創(chuàng)建它：
- class Piece {
- constructor(color, position) {
- this.color = color;
- this.position = position;
- }
- }
- window.telepath.register('draughts.Piece', Piece);
- class GameState {
- constructor(pieces) {
- this.pieces = pieces;
- }
- }
- window.telepath.register('draughts.GameState', GameState);
這兩個類定義實現(xiàn)了我們先前在適配器對象中聲明的構(gòu)造函數(shù)-構(gòu)造函數(shù)接收的參數(shù)是js_args定義的參數(shù)。window.telepath.register行將這些類定義附加到通過js_constructor指定的相應標識符?，F(xiàn)在，這為我們提供了解壓縮JSON所需的一切-回到games / templates / game.html中，更新JS代碼，如下所示：
- <script>
- document.addEventListener('DOMContentLoaded', event => {
- const gameElement = document.getElementById('game');
- const gameStateJson = gameElement.dataset.gameState;
- const packedGameState = JSON.parse(gameStateJson);
- const gameState = window.telepath.unpack(packedGameState);
- console.log(gameState);
- })
- </script>
您可能需要重新啟動服務器以獲取新的games/static文件夾。重新加載頁面，然后在瀏覽器控制臺中，您現(xiàn)在應該看到填充了Piece對象的GameState對象?，F(xiàn)在，我們可以繼續(xù)在games/static/draughts.js中填寫渲染代碼：
- class Piece {
- constructor(color, position) {
- this.color = color;
- this.position = position;
- }
- render(container) {
- const element = document.createElement('div');
- container.appendChild(element);
- element.style.width = element.style.height = '24px';
- element.style.border = '2px solid grey';
- element.style.borderRadius = '14px';
- element.style.backgroundColor = this.color;
- }
- }
- window.telepath.register('draughts.Piece', Piece)
- class GameState {
- constructor(pieces) {
- this.pieces = pieces;
- }
- render(container) {
- const table = document.createElement('table');
- container.appendChild(table);
- const cells = [];
- for (let y = 0; y < 8; y++) {
- let row = document.createElement('tr');
- table.appendChild(row);
- cells[y] = [];
- for (let x = 0; x < 8; x++) {
- let cell = document.createElement('td');
- row.appendChild(cell);
- cells[y][x] = cell;
- cell.style.width = cell.style.height = '32px';
- cell.style.backgroundColor = (x + y) % 2 ? 'silver': 'white';
- }
- }
- this.pieces.forEach(piece => {
- const [x, y] = piece.position;
- const cell = cells[y][x];
- piece.render(cell);
- });
- }
- }
- window.telepath.register('draughts.GameState', GameState)
在games/templates/game.html中添加對render方法的調(diào)用：
- <script>
- document.addEventListener('DOMContentLoaded', event => {
- const gameElement = document.getElementById('game');
- const gameStateJson = gameElement.dataset.gameState;
- const packedGameState = JSON.parse(gameStateJson);
- const gameState = window.telepath.unpack(packedGameState);
- gameState.render(gameElement);
- })
- </script>
重新加載頁面，您將看到我們的跳棋程序已準備就緒，可以開始游戲了。
- 讓我們快速回顧一下我們已經(jīng)取得的成果：
- 我們已經(jīng)打包和解包了自定義Python / JavaScript類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而無需編寫代碼來遞歸該結(jié)構(gòu)。如果我們的GameState對象變得更復雜(例如，“棋子”列表可能變成棋子和國王對象的混合列表，或者狀態(tài)可能包括游戲歷史)，則無需重構(gòu)任何數(shù)據(jù)打包/拆包邏輯，除了為每個使用的類提供一個適配器對象。
- 僅提供了解壓縮頁面數(shù)據(jù)所需的JS文件-如果我們的游戲應用程序擴展到包括Chess，Go和Othello，并且所有生成的類都已通過Telepath注冊，則我們?nèi)匀恢恍枰峁┡c跳棋知識相關(guān)的代碼。
即使我們使用任意對象，也不需要動態(tài)內(nèi)聯(lián)JavaScript —— 所有動態(tài)數(shù)據(jù)都以JSON形式傳遞，并且所有JavaScript代碼在部署時都是固定的(如果我們的網(wǎng)站強制執(zhí)行CSP，這一點很重要)。
