一个Python和JavaScript交换数据的库

本文转载自微信公众号「Python中文社区」，作者telepath。转载本文请联系Python中文社区公众号。

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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实现注册该机制，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：

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对象并将其注册到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'] 
  
  
   
  
  
   
  
  
  register(GameStateAdapter(), GameState)

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'] 
  
  
   
  
  
   
  
  
  register(PieceAdapter(), Piece)

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：

 
 
 
  
  
   
  
  
         Draughts

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：

 
 
 
  
  
   
  
  
          Draughts 
  
  
          {{ media }}

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：

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：

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注册，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)。

当前题目：一个Python和JavaScript交换数据的库
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