Python和JavaScript之间交换数据

更新时间：2024-12-05 分类：运营笔记 浏览量：2

当前主流的web应用都是前后端分离的，前端和后端之间使用JSON来传递数据。通过JSON我们能实现python和JavaScript交换数据。前面小编介绍过一种直接使用JSON封装方法来发送接受JSON。但实际上我们是要手动地将对象的数据封装成JSON进行传输。更好的方式是使用telepath库进行python对象的结构化数据打包。接下来的这篇文章我们就来了解一下python怎么用telepath库来进行JSON数据封装吧。

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

pipinstalltelepath

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：

pipinstall"Django>=3.1,<3.2"
django-adminstartprojectdraughts
cddraughts
./manage.pystartappgames

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：

fromdjango.shortcutsimportrender


classPiece:
def__init__(self,color,position):
self.color=color
self.position=position


classGameState:
def__init__(self,pieces):
self.pieces=pieces

@staticmethod
defnew_game():
black_pieces=[
Piece('black',(x,y))
foryinrange(0,3)
forxinrange((y+1)%2,8,2)
]
white_pieces=[
Piece('white',(x,y))
foryinrange(5,8)
forxinrange((y+1)%2,8,2)
]
returnGameState(black_pieces+white_pieces)


defgame(request):
game_state=GameState.new_game()

returnrender(request,'game.html',{})

如下所示创建games/templates/game.html：

<!doctypehtml>
<html>
<head>
<title>Draughts</title>
<script>
document.addEventListener('DOMContentLoaded',event=>{
constgameElement=document.getElementById('game');
gameElement.innerHTML='TODO:rendertheboardhere'
});
</script>
</head>
<body>
<h1>Draughts</h1>
<divid="game">
</div>
</body>
</html>

将新视图添加到draughts/urls.py:

fromdjango.contribimportadmin
fromdjango.urlsimportpath

fromgames.viewsimportgame

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：

pipinstalltelepath

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：

importjson
fromdjango.shortcutsimportrender
fromtelepathimportJSContext

#...

defgame(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)

returnrender(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: <games.views.GameState object at 0x10f3f2490>
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：

importjson
fromdjango.shortcutsimportrender
fromtelepathimportAdapter,JSContext,register

#...

classGameState:
#keepdefinitionasbefore


classGameStateAdapter(Adapter):
js_constructor='draughts.GameState'

defjs_args(self,game_state):
return[game_state.pieces]

classMedia:
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：

classPiece:
#keepdefinitionasbefore


classPieceAdapter(Adapter):
js_constructor='draughts.Piece'

defjs_args(self,piece):
return[piece.color,piece.position]

classMedia:
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：

<body>
<h1>Draughts</h1>
<divid="game"data-game-state="{{game_state_json}}">
</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：

defgame(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)

returnrender(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>
{{media}}
<script>
document.addEventListener('DOMContentLoaded',event=>{
constgameElement=document.getElementById('game');
gameElement.innerHTML='TODO:rendertheboardhere'
});
</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：

classPiece{
constructor(color,position){
this.color=color;
this.position=position;
}
}
window.telepath.register('draughts.Piece',Piece);


classGameState{
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：

<script>
document.addEventListener('DOMContentLoaded',event=>{
constgameElement=document.getElementById('game');
constgameStateJson=gameElement.dataset.gameState;
constpackedGameState=JSON.parse(gameStateJson);
constgameState=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：

classPiece{
constructor(color,position){
this.color=color;
this.position=position;
}

render(container){
constelement=document.createElement('div');
container.appendChild(element);
element.style.width=element.style.height='24px';
element.style.border='2pxsolidgrey';
element.style.borderRadius='14px';
element.style.backgroundColor=this.color;
}
}
window.telepath.register('draughts.Piece',Piece)


classGameState{
constructor(pieces){
this.pieces=pieces;
}

render(container){
consttable=document.createElement('table');
container.appendChild(table);
constcells=[];
for(lety=0;y<8;y++){
letrow=document.createElement('tr');
table.appendChild(row);
cells[y]=[];
for(letx=0;x<8;x++){
letcell=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;
constcell=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：

<script>
document.addEventListener('DOMContentLoaded',event=>{
constgameElement=document.getElementById('game');
constgameStateJson=gameElement.dataset.gameState;
constpackedGameState=JSON.parse(gameStateJson);
constgameState=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）。

以上就是基于telepath库实现Python和JavaScript交换数据的详细内容，更多前后端交互的学习资料请关注W3Cschool其它相关文章！

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