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一个 Python 和 JavaScript 交换数据的库

上一篇 / 下一篇 2021-05-20 09:55:06

　　telepath是一个Django库，用于在Python和JavaScript之间交换数据，使您可以构建具有丰富客户端接口的应用程序，同时将业务逻辑保留在服务器端代码中。

　　它有什么作用?

　　它提供了一种将包括Python对象在内的结构化数据打包为JSON可序列化格式的机制。通过向相应的JavaScript实现**该机制，可以扩展该机制以支持任何Python类。然后，打包的数据可以包含在HTTP响应中，并在JavaScript中解压缩以获得与原始数据等效的数据结构。

　　安装方法

　　pip install telepath

　　并将'telepath'添加到项目的INSTALLED_APPS。

　　简介

　　假设我们正在构建一个用于玩跳棋的Django应用。我们已经花费了数天或数周的时间，构建了游戏规则的Python实现，并提供了代表当前游戏状态和各个部分的类。但是，我们还希望为播放器提供一个适当友好的用户界面，这意味着该是我们编写JavaScript前端的时候了。我们的UI代码不可避免地将拥有自己的对象，这些对象代表不同的角色，镜像我们正在服务器上跟踪的数据结构——但我们无法发送Python对象，因此将这些数据发送到客户端通常将意味着设计游戏状态的JSON表示形式，并在两端分别设计大量样式代码，遍历数据结构以在本机对象之间来回转换。让我们看看telepath如何简化该过程。

　　一个完整的跳棋游戏对于本教程来说有点太多了，所以我们只选择渲染这一步...

　　在Python环境中，创建一个新的Django项目：

　　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'。

　　为简单起见，在本示例中，我们将不涉及数据库，而是将游戏状态表示为普通的Python类而不是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', {})

　　如下所示创建games/templates/game.html：

　　<!doctype html>

　　<html>

　　 <head>

　　 <title>Draughts</title>

　　 document.addEventListener('DOMContentLoaded', event => {

　　 const gameElement = document.getElementById('game');

　　 gameElement.innerHTML = 'TODO: render the board here'

　　 });

　　 </script>

　　 </head>

　　 <body>

　　 <h1>Draughts</h1>

　　 </div>

　　 </body>

　　</html>

　　将新视图添加到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),

　　]

　　现在，使用./manage.py runserver启动服务器，并访问http：// localhost：8000 /。

　　到目前为止，我们已经创建了一个代表新游戏的GameState对象——现在是时候引入telepath，以便我们可以将该对象传输到客户端。执行下面命令：

　　pip install telepath

　　并将'telepath'添加到draughts / settings.py中的INSTALLED_APPS列表中。现在编辑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,

　　 })

　　这里JSContext是一个帮助工具，用于管理游戏状态对象到我们可以在Javascript中使用的表示形式的转换。js_context.pack接受该对象并将其转换为可以JSON序列化并传递到我们的模板的值。但是，现在重新加载页面失败，并出现以下形式的错误：don't know how to pack object:

　　这是因为GameState是Telepath尚不知道如何处理的自定义Python类型。传递给pack的任何自定义类型必须链接到相应的JavaScript实现;这是通过定义Adapter对象并将其**到telepath来完成的。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']

　　此处js_constructor是JavaScript构造函数的标识符，该标识符将用于在客户端上构建GameState实例，并且js_args定义了将传递给此构造函数的参数列表，以重新创建给定game_state对象的JavaScript对应对象。Media类指示文件，该文件遵循Django对格式媒体的约定，可在其中找到GameState的JavaScript实现。稍后我们将看到此JavaScript实现的外观，现在，我们需要为Piece类定义一个类似的适配器，因为我们对GameStateAdapter的定义取决于是否能够打包Piece实例。将以下定义添加到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']

　　重新加载页面，您将看到错误提示消失了，这表明我们已成功将GameState对象序列化为JSON并将其传递给模板。现在，我们可以将其包含在模板中-编辑games/templates/game.html：

　　<body>

　　 <h1>Draughts</h1>

　　 </div>

　　 </body>

　　再次重新加载页面，并在浏览器的开发人员工具中检查游戏元素(在Chrome和Firefox中，右键单击TODO注释，然后选择Inspect或Inspect Element)，您将看到GameState对象的JSON表示，准备好解压成完整的JavaScript对象。

　　除了将数据打包成JSON可序列化的格式外，JSContext对象还跟踪将数据解压缩所需的JavaScript媒体定义，作为其媒体属性。让我们更新游戏视图，以将其也传递给模板-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,

　　 })

　　将下面代码添加到games / templates / game.html中的HTML头文件中：

　　<head>

　　 <title>Draughts</title>

　　 document.addEventListener('DOMContentLoaded', event => {

　　 const gameElement = document.getElementById('game');

　　 gameElement.innerHTML = 'TODO: render the board here'

　　 });

　　 </script>

　　 </head>

　　重新加载页面并查看源代码，您将看到这带来了两个JavaScript包括 —— telepath.js(客户端telepath库，提供解包机制)和我们在适配器定义中指定的draughts.js文件。后者尚不存在，所以让我们在games / static / draughts.js中创建它：

　　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);

　　这两个类定义实现了我们先前在适配器对象中声明的构造函数-构造函数接收的参数是js_args定义的参数。window.telepath.register行将这些类定义附加到通过js_constructor指定的相应标识符。现在，这为我们提供了解压缩JSON所需的一切-回到games / templates / game.html中，更新JS代码，如下所示：

　　 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>

　　您可能需要重新启动服务器以获取新的games/static文件夹。重新加载页面，然后在浏览器控制台中，您现在应该看到填充了Piece对象的GameState对象。现在，我们可以继续在games/static/draughts.js中填写渲染代码：

　　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中添加对render方法的调用：

　　 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>

　　重新加载页面，您将看到我们的跳棋程序已准备就绪，可以开始游戏了。

　　·让我们快速回顾一下我们已经取得的成果：

　　·我们已经打包和解包了自定义Python / JavaScript类型的数据结构，而无需编写代码来递归该结构。如果我们的GameState对象变得更复杂(例如，“棋子”列表可能变成棋子和国王对象的混合列表，或者状态可能包括游戏历史)，则无需重构任何数据打包/拆包逻辑，除了为每个使用的类提供一个适配器对象。

　　·仅提供了解压缩页面数据所需的JS文件-如果我们的游戏应用程序扩展到包括Chess，Go和Othello，并且所有生成的类都已通过Telepath**，则我们仍然只需要提供与跳棋知识相关的代码。

　　即使我们使用任意对象，也不需要动态内联JavaScript —— 所有动态数据都以JSON形式传递，并且所有JavaScript代码在部署时都是固定的(如果我们的网站强制执行CSP，这一点很重要)。

一个 Python 和 JavaScript 交换数据的库

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