Здравствуйте, хабровчане!

Сегодня мы тут припозднились, но все-таки продолжаем развивать тему языка Python, по которому у нас готовится новая книга, и допечатывается широко известная. На сей раз мы хотели затронуть интересную тему перехода с PHP на Python, попутно рассмотрев некоторые фреймворки Python, поговорить о веб-разработке на этих языках и, конечно же, дать вам пищу для размышлений.

Приятного чтения и хороших выходных!

Что «говорят люди»

Программисты, имеющие мнение о том, как обстоят дела в Интернете, охотно высказываются и по поводу PHP. Время от времени кто-нибудь напишет такую филиппику, в которой расскажет, чем плох PHP, и почему все должны избегать этого языка. Вам посоветуют перейти на Java, Ruby, Python – на что угодно, только бы слезть с PHP. Хотя я не могу полностью осудить PHP, притом, что некоторое время назад по пояс увязал в импровизированной базе кода на этом языке, слова «красивый», «выразительный» и «поистине объектно-ориентированный» пробуждают во мне некие чувства, которые PHP решительно не удовлетворяет, при всех своих неловких и противоречивых попытках «исправиться».

Но когда я, наконец, перемахнул через забор и отправился туда, где трава зеленее, я ожидаемо обнаружил, что и на райском лугу кое-где попадаются проплешины. Более того, я обнаружил, что переход на другие языки означает для PHP-программиста серьезный сдвиг парадигмы. Поскольку я не видел, чтобы кто-нибудь уже об этом рассказывал, решил сам написать для вас эту путеводную статью.

Что же такое PHP?

Если вы начали карьеру веб-разработчика с языка PHP, как и я, то, вероятно, разделяете мои предубеждения о том, что представляет собой веб-разработка. Но давайте для начала выясним, что такое язык PHP.

Система шаблонов

В основе своей PHP – это система шаблонов. Вероятно, когда-то ее укусил радиоактивный паук, и она мутировала в массивный объектно-ориентированный язык – но, в сущности, так и осталась системой шаблонов. Смысл этого утверждения лучше всего прояснить на следующем примере: что происходит при обращении к PHP-документу в браузере?

• Веб-сервер (например, Apache) получает запрос на PHP-документ
• Веб-сервер запускает PHP, передавая запрошенный файл и некоторые детали о запросе
• PHP обрабатывает запрошенный файл, дампит все «обязательные» или «включенные» файлы, а также интерпретирует разряды “<?php ?>”, когда они встречаются.
• PHP возвращает интерпретированный документ (теперь уже на чистом HTML/XML/CSS т.д.) на веб-сервер, который отправляет его в браузер.

Вот почему можно записывать HTML прямо в PHP-файл (вне тегов), и он будет работать. В принципе, PHP – это HTML-файл (даже если в нем нет «сырого» HTML), доказательство тому – предварительная обработка документа перед выдачей.

Фреймворк

Кроме того, PHP – своего рода минимальный фреймворк. Он оказывает вам кое-какие любезности (например, разбирает HTTP-запросы, преобразуя их в аккуратные массивы вроде $_GET и $_POST) и предоставляет гигантскую библиотеку дополнительных функций — например, для соединения с базой данных и обработки изображений.

Важно осознавать это и понимать, что PHP как таковой (без учета каких-либо сторонних аддонов или уровней абстрагирования) уже в готовом виде решал за веб-разработчика массу проблем. Эта поддержка временами была хороша, временами – не очень; но, в любом случае, проблемы редко решаются единственным способом. Легко принять за истину, что PHP решает задачи единственно верным, каноническим образом. Привыкните к тому, что это не так.

Плох, но не так уж плох.

Как я уже говорил, люди всегда будут клясть PHP — можете даже не сомневаться. Если вы в состоянии прочесть статью «PHP: фрактал некачественного проектирования», а затем с чистой совестью программировать на нем дальше – что ж, вы проявили твердость. У PHP действительно есть недостатки, от мелких прыщиков до серьезных структурных проблем.

Но, в конечном итоге, дело за вами, вашим софтом и пользователями вашего софта. Потенциальные недостатки PHP — пустая академическая мишура, пока не отражаются на этих трех китах; предположу, что в большинстве случаев действительно не отражаются. Не каждый пытается написать новое браузерное супер-пупер приложение, которое откроет путь к Web 3.0. Некоторые люди просто хотят автоматизировать простые операции у себя на персональном сайте, либо построить простую CRUD-систему для данных, которыми пользуются на работе. Не ведитесь на ненависть к PHP и не отказывайтесь от нормального инструмента, который вполне неплохо решал ваши проблемы, не требуя дополнительной настройки.

Что такое Python, и как написать на нем веб-приложение?

Python – универсальный язык программирования. В нем просто куча библиотек, и на этом языке можно решать самые разные задачи, но, в принципе, этот язык не затачивался под какие-либо конкретные цели.

Кроме того, работать с ним – одно удовольствие.

Однако он не является ни веб-фреймворком (даже минимальным), ни системой шаблонов. Если вы планируете применять Python для веб-разработки примерно столь же активно, как и PHP, то Python потребуется дополнить этими вещами.

Я упоминаю об этом, поскольку в мире PHP также есть свои фреймворки и системы шаблонов – например, Zend Framework или CakePHP. Лично я использовал CodeIgniter на двух-трех сравнительно крупных проектах, и нашел его очень полезным… поначалу. Поддерживая код (и совершенствуя непрерывную интеграцию) пару лет подряд, я разочаровался в этом фреймворке. Обнаружил, что все, что мне требовалось от фреймворка, на деле достигается при помощи пары сотен строк вспомогательных функций при условии аккуратного планирования структуры классов. Итак, мне «фреймворк» поначалу показался огромной пушкой для стрельбы по воробьям.

Если вы ощущали нечто подобное, то поймете, что в Python потребуется использовать фреймворк – хотя бы самый скромный – так как (напоминаю) вы уже привыкли к работе с минимальным фреймворком под названием PHP.

То же касается системы шаблонов. Сначала я думал, «люди, чего вы возитесь с этой системой шаблонов», но, в самом деле, если вы не фанат больших кусков HTML с «несинтаксической» подсветкой в своем логическом коде (наверняка не фанат!), то придется работать с системой шаблонов.

Итак, усвоив это, давайте рассмотрим некоторые фреймворки и системы шаблонов.

Веб-фреймворки Python

Едва подавшись в мир фреймворков Python вы немедленно окажетесь перед выбором, напоминающим обоюдоострый клинок. Фреймворков здесь – десятки, от минимальных и низкоуровневых до выраженно абстрагированных программных пакетов, прибамбасов в которых больше, чем на поясе у Бэтмена. Я работал всего с несколькими из них, поэтому остановлюсь на тех, которые знаю — примерно в том порядке, в котором я их изучал.

mod_python и серверные страницы python

Прежде, чем я «освоил» веб-разработку на Python, я, разумеется, рассматривал ее с точки зрения PHP-разработчика. Поэтому сразу проникся mod_python и серверными страницами Python (PSP). Такая конструкция позволяет работать с Python примерно так, как вы привыкли программировать на PHP: пишете сценарий, и Apache выполняет его в нужном месте, как только получит запрос GET или POST на этот сценарий. Данный сценарий может представлять собой как чистый Python, так и html-файл со встроенными PSP (в принципе, PSP – это система шаблонов, для работы с ней просто вставляете теги (с разделителем <% %>), как привыкли делать в PHP).

На первый взгляд все кажется замечательным, но со временем вы осознаете, что практически не улучшили структуру и безопасность вашего приложения по сравнению с PHP, зато променяли все веб-ориентированные вкусности PHP на язык с чуть более (ладно, гораздо более) качественным синтаксисом. В общем, из пустого в порожнее, поэтому я никогда и не видел большой пользы в переходе на mod_python.
По-видимому, сообщества Python и Apache со мной согласны, так как в 2010 году проект mod_python был закрыт. Невелика потеря, скажу я вам.

Django

Если произнести в переполненной комнате «Веб-фреймворк Python?» то, вполне возможно, они просто недоуменно на вас посмотрят, но если кто-то и ответит, то, вероятно, скажет: «Django». Некоторые считают Django единственным веб-фреймворком Python, достойным обсуждения.
Django – это полноценный фреймворк; в нем встроено практически все необходимое, и со всем этим сразу можно работать. Там есть и шаблоны, и абстракция базы данных/объектно-реляционное отображение, сеансы и безопасность и даже собственный веб-сервер.

Несмотря на многообразные возможности и популярность, Django мне не приглянулся по нескольким причинам:

Во-первых, мне в самом деле не импонирует работа в стиле «все, что вам когда-либо может понадобиться, у нас уже есть». Я предпочитаю более мелкие, модульные инструменты, при помощи которых могу легко выстраивать код.

Во-вторых, поскольку это один из тех фреймворков, где проект запускается при помощи специальной команды «init», которая выдает вам целое дерево сгенерированного кода, посреди которого вы пишете свое приложение. Возможно, я ошибаюсь, но по опыту такая ситуация чревата неудобными обновлениями, которые приходится точечно инъецировать в код приложения.

Наконец (и здесь я тоже могу ошибаться) мне показалось, что Django задумывался для управления структурой и кодом базы данных, поэтому не очень хорошо будет работать с имеющейся базой данных. Поскольку передо мной очень часто ставились задачи написать альтернативные клиентские интерфейсы или инструменты отчетности для готовых баз данных (зачастую доступных только для чтения), мне он не подходит.
Повозившись с Django несколько дней, я все бросил и вернулся к PHP.

CherryPy

После Django меня по нескольким причинам заинтересовал CherryPy. Во-первых, он не генерирует такого большого дерева трафаретного кода, а представляет собой просто библиотеку, которую нужно импортировать. Гораздо важнее, что он не привязан к конкретной системе шаблонов или уровню базы данных, поэтому вы можете использовать любые их варианты (или не использовать вообще). Знакомясь с ним, я все еще считал, что «не нужна мне никакая система шаблонов», а проект, за который я брался, вообще не имел отношения к базе данных. Поэтому такой минимальный фреймворк идеально мне подошел.

Мне удалось написать приятную утилиту, которой я до сих пор пользуюсь при работе, но ощущения остались противоречивые. Спишите это на мою неопытность в веб-разработке на Python, но, в целом, у меня возникли две проблемы с проектом на CherryPy:

1. Существует как минимум два или три способа делать определенные вещи — например, настраивать конфигурационные опции, и документация свободно комбинирует эти способы. Один и тот же метод мог срабатывать, но не всегда; поэтому создавалось впечатление, что код мой противоречив.
2. Многие вещи в программе требуют некой автомагической комбинации имен функций и переменных; такова, например, сеансовая аутентификация. Мне было очень сложно выполнить эту работу правильно, а отладочные сообщения не помогали.

Может быть, со временем и опытом, подробнее изучив документацию CherryPy, я бы его освоил, но в данном случае меня ждала срочная работа, которую пришлось делать на PHP.

Flask

Наконец, я открыл Flask. Подобно CherryPy, это простая библиотека, которую всего лишь нужно импортировать — и можно пользоваться любой системой шаблонов или уровнем базы данных, что вам приглянутся (хотя, складывается впечатление, что Flask хорошо интегрирован с jinja2). Пока Flask меня вполне устраивает, он более прямолинеен, чем CherryPy, без всей этой автомагии, связанной с именами функций и переменных. Мне пришлось попотеть над тем, как он анализирует данные из сложных форм (по-видимому, не любит вложенные массивы). Кроме того, он помог мне осознать собственную потребность в языке шаблонов, а также узнать практически все необходимое о Jinja2 буквально за десять минут.

Системы шаблонов Python

Не буду распространяться здесь о системах шаблонов, так как до сих пор мне доводилось использовать лишь Jinja2; но здесь хотелось бы дать совет таким же PHP-разработчикам, как и я, которые еще полагают, что не нуждаются в таких системах. Ребята, окажите себе услугу и начните работать с системой шаблонов. Помните, что PHP — в сущности, одна из них, поэтому не думайте, что раньше с такими системами не работали (работали, но просто не осознавали этого). Не поступайте так, как я в моем проекте на CherryPy, просто то есть, не записывайте ваш HTML прямо в строки и не используйте подстановку в стиле printf(). Да, это сработает, но будет сделано топорно, вы не получите правильной подсветки синтаксиса и смешаете представление с логикой.

Однако не пытайтесь выбрать какую-то определенную систему шаблонов. Все они почти одинаковы, только синтаксис отличается. Я выбрал Jinja2, так как она хорошо интегрируется с Flask и, по-видимому, довольно быстра. Но на самом деле с новой системой шаблонов можно разобраться за какие-нибудь полчаса.

Что мне особенно понравилось в системе Jinja2 (и у других систем шаблонов, вероятно, также есть такое свойство) — так это возможность наследовать от других шаблонов. Так, я могу создать базовый шаблон для всех страниц с определенными именованными блоками, затем сделать так, чтобы другие шаблоны наследовали от этого и могли добавлять конкретные блоки, которые им, возможно, потребуется изменить. В PHP все было сложнее: там приходилось создавать различные элементы страницы (заголовок, область навигации, контент), прибегая к функциям или методам класса.

Некоторые общие соображения, которые следует усвоить

Итак, вы подобрали для себя фреймворк и систему шаблонов, но остались определенные концепции, с которыми вы привыкли работать, а также вредные привычки, от которых вы хотите избавиться, чтобы писать веб-приложения на Python.

Веб-страница — не STDOUT

Если в PHP вы хотели что-нибудь вставить на веб-страницу, то просто делали эхо-запрос. Поскольку мы просто делаем препроцессинг документа на месте, все, изрыгнутое PHP, окажется на веб-странице. Это оптимальный стиль программирования на PHP, именно так там решаются проблемы с кодом. Признаться, многие PHP-разработчики и отладку выполняют именно так (применяя echo или var_dump() в произвольной точке кода, чтобы посмотреть, что там происходит).

Фреймворки Python, например, Flask или CherryPy, работают иначе. В них вы пишете функции, возвращаете фрагмент HTML, который фреймворк уже упаковывает в HTTP-отклик. Итак, в отличие от PHP, если вы «print» что-нибудь, то оно не окажется на итоговой веб-страницы, а отправится туда, куда уходит весь стандартный вывод.

Мне было несложно к этому адаптироваться, поскольку примерно так я и писал приложения на PHP: они у меня строились как наборы функций, возвращающих фрагменты HTML. Однако для некоторых PHP-программистов, привыкших запрашивать данные при помощи echo, такой подход покажется очень неестественным.

Маршрутизация

Выше я описывал, как сервер обрабатывает запрос к PHP-файлу. В принципе, если я перейду по ссылке http://example.com/lib/docs/help, веб-сервер попробует найти /lib/docs/help/index.(запрос). Если окажется, что “запрос” означает “php”6, то PHP получит файл, сделает свое дело, и все будут довольны. Если подходящего индексного файла не найдется, то вы получите ошибку 404, а может и 403. Короче говоря: если вы хотите обеспечить доступ к URL при помощи PHP (если не колдовать с настройками конфигурации веб-сервера, например, не писать mod_rewrite), то должны расположить PHP-файл по этому URL.

В современных фреймворках Python это делается иначе. Сделать конкретный URL, получив с сервера HTML-страницу в качестве отклика, можно и в том случае, когда фактически нужные файлы и не расположены по этому пути. Для таких случаев во фреймворке имеется система для отображения URL на функции или классы вашей программы. Обычно этот процесс называется «маршрутизацией».

Итак, чтобы в вышеприведенном примере сделать рабочий URL на сайте, написанном с применением фреймворка Python, можно не класть никаких файлов в /lib/docs/help, да и вообще не создавать эти директории под webroot. Просто организуйте, чтобы ваш код отображал путь ‘/lib/docs/help’ на функцию или класс, которые бы возвращали конкретный отклик (фрагмент HTML или, скажем, HTTP-объект).
Некоторые фреймворки PHP или приложения обеспечивают нечто похожее на такую маршрутизацию (вроде “pretty/simplified/clean URLS”), при этом обычно используется mod_rewrite, скрывающий запрос к конкретному php-файлу.

HTTP

Прежде, чем я взялся за программирование веб-приложений на Python, я не так хорошо ориентировался в HTTP. Если вы просто работаете с PHP, то, вероятно, знаете, что информация может отправляться на сервер в виде запросов “GET” или “POST” и знаете, в чем разница между такими запросами, записанными в адресной строке. Оказывается, HTTP далеко не ограничивается GET и POST, и если вы работаете с Python, то весьма целесообразно понимать этот протокол целиком.

Дело не в том, что фреймворки Python не абстрагируют HTTP; просто они его абстрагируют иначе, нежели PHP – и, честно говоря, абстрагируют чище и естественнее. Например, тогда как PHP предоставляет содержимое HTTP-запроса вашему сценарию при помощи серии глобальных массивов (напр. $_GET, $_SERVER, т.д.) или вызовов функций (напр. getallheaders()), фреймворки Python обычно предоставляют вам тот или иной объект запроса, инкапсулирующий весь HTTP-запрос.

Если учесть, что фреймворки Python и приложение на нем обрабатывают многие вещи, которые PHP просто делегирует серверу, то вполне логично, что вам придется несколько плотнее познакомиться с HTTP; не пугайтесь. Чем больше я учусь, тем больше склоняюсь к мысли, что HTTP в самом деле проще той мешанины, в которую его абстрагирует PHP.

MVC

Если вы работали с одним или несколькими известными PHP-фреймворками (напр., с CodeIgniter), то, вероятно, встречали термин «MVC». MVC – это стратегия проектирования ПО, при которой ваше приложение четко подразделчется на три части:

Модель – это ваша модель данных, обрабатывающая все операции считывания/записи данных, связанные с базой данных или хранилищем данных.

Представление – это интерфейс, который видит конечный пользователь и с которым он, собственно, работает.

Контроллер, обеспечивающий взаимодействия между представлением и моделью.

Если вы не работали с фреймворком или уже освоили паттерн MVC, то вас ждет шок. У меня сложилось впечатление, что фреймворки Python практически навязывают идею MVC на том или ином уровне. В конечном итоге, это положительно скажется на вашем коде, а без использования таких паттернов становится сложно масштабировать реальное приложение. Однако здесь придется немало изучить, если вы привыкли просто запихивать запросы к базе данных и бизнес-логику между большими кусками HTML по мере необходимости.

Планирование и проектирование

Да, «реальные программеры» здесь могут немного поморщиться, но если вы собираетесь расстаться с PHP, то должны привыкнуть, что теперь придется уделять больше внимания планированию веб-приложения. Если PHP в чем-нибудь и прекрасен, то именно в том, что позволяет сесть в кресло и написать что-то масштабное без особой предварительной подготовки. Просто вставляете код там, где он должен прийтись кстати.
Фреймворки Python, с которыми мне приходилось иметь дело, подходят к этому вопросу строже. Это не PHP, где вы просто ломитесь через сценарий сверху вниз; поэтому здесь вы не можете просто произвольно определять что заблагорассудится и рассчитывать, что эти вещи окажутся в области видимости, как только они вам потребуются. Аналогично, язык шаблонов – это просто язык шаблонов, а не полноценный язык программирования. Нельзя просто так поместить в шаблоне кучу вызовов функций и операций присваивания переменных лишь потому, что вам так нравится.

Кроме того, в таких фреймворках как Flask используются многие паттерны проектирования и абстрактные конструкции, назначение которых отнюдь не очевидно для людей, не изучавших всерьез теорию программирования. Чтобы правильно задействовать эти конструкции, требуется на более абстрактном уровне представить себе, что именно делает ваше приложение.

В конечном итоге, это пойдет вам на пользу, поскольку придется проектировать более качественные и аккуратные приложения, чем, возможно, получились бы у вас на другом языке. Но это предполагает абсолютно новый образ мышления и подход к работе.

Недостатки Python

Кроме необходимости переключиться на новую парадигму, которую я описал выше, Python имеет и некоторые характерные недостатки, проявляющиеся при веб-разработке. Думаю, было бы честно упомянуть здесь о них.

Развертывание

Чтобы развернуть приложение на PHP, достаточно лишь сбросить файлы .php в каталог под webroot. Развернуть приложение на Python несколько сложнее, это можно сделать несколькими способами, и у каждого из них есть свои достоинства и недостатки, которые необходимо взвесить.
Разумеется, ваш веб-хост может не поддерживать Python, Flask или любые другие библиотеки Python, требуемые для работы вашего приложения.

Доступ к базе данных

Если вы хотите углубиться в высокоуровневые абстракции, извлекающие из вашего кода весь противный SQL и заменяющие его объектами и вызовами методов, то Python покорит вас своими слоями ORM, например, SQLAlchemy. Если мы с вами единомышленники, и вы предпочитаете писать собственный SQL, то ситуация немного меняется.

В PHP есть приятный уровень абстрагирования базы данных, так называемый PDO, и если вы его еще не используете – прекратите набивать “mysql_” и используйте. PDO – это единая библиотека с согласованными классами, методами и свойствами, не зависящая от конкретного драйвера базы данных, который вы используете.

В свою очередь, Python обладает DB-API — это спецификация, описывающая создание библиотек для работы с базами данных в Python. Вместо библиотеки с драйверами для различных баз данных Python предоставляет библиотеки, специфичные для каждого продукта, которые (в основном) соответствуют DB-API. Теоретически все должно идти столь же гладко, как и с PDO, но на практике ситуация более разношерстная. Некоторые библиотеки расширяют DB-API дополнительными функциями, а сама спецификация гибко описывает, как должны реализовываться те или иные вещи (например, стиль параметров для параметризованных запросов). Мне это показалось неудобным, когда (например) я портировал Flask-приложение, написанное для psycopg2 (популярная библиотека PostgreSQL) на cx_Oracle (единственная библиотека Oracle, соответствующая DB-API) и бы вынужден корректировать кучу кода из-за различий в интерпретации спецификации.
Разумеется, можно было бы использовать ORM…

Акцент на программировании приложений

По-видимому, такие фреймворки как Flask или CherryPy предполагают, что вы пишете именно приложение, а не случайный набор произвольного веб-контента. Это отлично, если вы действительно пишете приложение, но ведь так бывает не всегда. Иногда просто пишется страница, перед отображением которой требуется выполнить какие-либо вычисления, либо форму, перед отправкой которой нужна какая-то простая обработка.
Если, допустим, вы ведете сайт с блогом, содержащим несколько разделов с контентом, почти не связанных друг с другом, причем большая часть контента унаследована и трогать ее не требуется, то PHP как раз вам подойдет. Если вы собираетесь добавить новую страницу, никак не связанную с остальным сайтом, но требующую предварительной обработки (например, просмотреть каталог MP3-файлов и отобразить информацию ID3 information), то достаточно написать новый .php-файл и положить его в каталог.

Если бы мой сайт управлялся приложением на Python, все было бы сложнее. Мене пришлось бы либо написать и развернуть новое приложение WSGI (слишком много работы ради одной страницы), либо добавить в имеющееся приложение новую функцию (усложнив, а, возможно, и дестабилизировав весь сайт).

Нужно ли переходить?

Я не из тех блоггеров, которые стали бы вас убеждать перейти с PHP на Python или на какой-нибудь другой язык. PHP в обозримом будущем никуда не денется, для многих приложений он совершенно адекватен. Но я скажу, что время, потраченное на изучение языка вроде Python, а также на освоение его популярных фреймворков, пойдет на пользу любому веб-программисту.

На самом деле, я дозрел до перехода на Python, когда стал все активнее прибегать к AJAX и обнаружил, что мои проекты превращаются из наборов динамических страниц в приложения на JavaScript, которые время от времени связываются с сервером для считывания и записи данных. Иными словами, когда мой серверный код чаще стал передавать вызовам AJAX операции чтения и записи в базу данных, нежели генерировать целые страницы отформатированного HTML, мне стало удобнее работать с фреймворками Python.

Рекомендую не расставаться с PHP в следующих случаях:

Ваши страницы состоят в основном из HTML и лишь кое-где содержат немного динамического контента.
Ваша работа будет развертываться на дешевом разделяемом веб-хостинге
Вы считаете, что пишете не «приложение», а просто «веб-страницы»

Если вы всерьез занимаетесь веб-разработкой и сами контролируете свой сервер, то следующий большой проект стоит написать на Python. Очень вероятно, что многие задачи по унаследованным проектам вы так и будете решать на PHP; но работу с Python стоит постоянно наращивать.