Когда речь заходит о разработке сайтов на Python, многие сразу думают про Flask или Django. Django — это "батарейки в комплекте", но если вы настоящий кодер, который хочет держать всё под контролем и писать логику с нуля, Flask — ваш выбор. Сегодня я расскажу, как сделать что-то нетривиальное: кастомный роутинг с использованием префиксного дерева (trie) и асинхронной обработки запросов для веб-приложения. Это не просто "Hello, World" — это уровень, где вы начинаете чувствовать себя архитектором.
Зачем это нужно?
Представьте: у вас есть веб-приложение с динамическими маршрутами, которые генерируются на лету. Например, система управления API с версиями вроде /api/v1/users, /api/v2/users, и вы хотите, чтобы роутинг был не просто списком правил, а умной структурой, которая масштабируется и работает быстро даже с тысячами эндпоинтов. Добавим сюда асинхронность, чтобы обрабатывать сотни запросов в секунду без потери производительности. Звучит как вызов? Тогда погнали.
Шаг 1: Префиксное дерево для роутинга
Flask по умолчанию использует простую систему маршрутов, где правила хранятся в списке и проверяются последовательно. Это работает для маленьких приложений, но если у вас сотни или тысячи маршрутов, поиск становится бутылочным горлышком. Давайте заменим это на trie.
Вот пример реализации:
class TrieNode:
def __init__(self):
self.children = {}
self.is_end = False
self.handler = None
class Router:
def __init__(self):
self.root = TrieNode()
def add_route(self, path, handler):
node = self.root
parts = path.strip('/').split('/')
for part in parts:
if part not in node.children:
node.children[part] = TrieNode()
node = node.children[part]
node.is_end = True
node.handler = handler
def match(self, path):
node = self.root
parts = path.strip('/').split('/')
for part in parts:
if part not in node.children:
return None
node = node.children[part]
return node.handler if node.is_end else None
# Пример использования
router = Router()
def user_handler():
return "Hello from users!"
router.add_route('/api/v1/users', user_handler)
handler = router.match('/api/v1/users')
print(handler()) # "Hello from users!"
Что тут происходит? Мы создали структуру данных trie, где каждый узел — это часть пути. Поиск маршрута теперь работает за O(m), где m — длина пути, а не O(n), как в линейном списке правил, где n — количество маршрутов. Это уже круто, но давайте добавим динамические параметры, типа /api/v1/users/<user_id>.
Шаг 2: Динамические маршруты
Для поддержки параметров вроде <user_id> модифицируем trie:
class TrieNode:
def __init__(self):
self.children = {}
self.params = {} # Для хранения параметров
self.is_end = False
self.handler = None
class Router:
def __init__(self):
self.root = TrieNode()
def add_route(self, path, handler):
node = self.root
parts = path.strip('/').split('/')
for part in parts:
if part.startswith('<') and part.endswith('>'):
param_name = part[1:-1]
if '*' not in node.children:
node.children['*'] = TrieNode()
node = node.children['*']
node.params[param_name] = None
else:
if part not in node.children:
node.children[part] = TrieNode()
node = node.children[part]
node.is_end = True
node.handler = handler
def match(self, path):
node = self.root
parts = path.strip('/').split('/')
params = {}
for i, part in enumerate(parts):
if part in node.children:
node = node.children[part]
elif '*' in node.children:
node = node.children['*']
param_name = list(node.params.keys())[0] # Берем первый параметр
params[param_name] = part
else:
return None, {}
return (node.handler, params) if node.is_end else (None, {})
# Тестим
router = Router()
def user_by_id(user_id):
return f"User ID: {user_id}"
router.add_route('/api/v1/users/<user_id>', user_by_id)
handler, params = router.match('/api/v1/users/123')
print(handler(**params)) # "User ID: 123"
Теперь роутер понимает динамические параметры и передает их в обработчик. Это уже похоже на что-то мощное.
Шаг 3: Асинхронность с Quart
Flask не поддерживает асинхронность из коробки, но есть Quart — его асинхронный аналог, совместимый с Flask API. Интегрируем наш роутер:
from quart import Quart, request
app = Quart(__name__)
router = Router()
async def user_by_id(user_id):
await asyncio.sleep(1) # Симуляция долгой операции
return f"User ID: {user_id}"
router.add_route('/api/v1/users/<user_id>', user_by_id)
@app.route('/', defaults={'path': ''})
@app.route('/<path:path>')
async def catch_all(path):
handler, params = router.match(path)
if handler:
return await handler(**params)
return "Not Found", 404
if __name__ == '__main__':
app.run()
Теперь каждый запрос обрабатывается асинхронно. Если у вас много I/O-операций (запросы к базе, внешние API), это спасает от блокировок и дает прирост производительности.
Шаг 4: Оптимизация и реальная жизнь
- Кэширование маршрутов: Добавьте LRU-кэш для часто запрашиваемых путей с помощью
functools.lru_cacheили кастомной реализации. - Валидация параметров: Расширьте trie, чтобы поддерживать типы параметров, например
<int:user_id>. - Обработка ошибок: Оберните вызовы handler в
try-exceptи возвращайте красивые JSON-ошибки.
Пример с валидацией:
def add_route(self, path, handler):
node = self.root
parts = path.strip('/').split('/')
for part in parts:
if part.startswith('<') and part.endswith('>'):
param_type, param_name = part[1:-1].split(':') if ':' in part[1:-1] else ('str', part[1:-1])
if '*' not in node.children:
node.children['*'] = TrieNode()
node = node.children['*']
node.params[param_name] = param_type
else:
if part not in node.children:
node.children[part] = TrieNode()
node = node.children[part]
node.is_end = True
node.handler = handler
def match(self, path):
node = self.root
parts = path.strip('/').split('/')
params = {}
for i, part in enumerate(parts):
if part in node.children:
node = node.children[part]
elif '*' in node.children:
node = node.children['*']
param_name, param_type = list(node.params.items())[0]
if param_type == 'int' and not part.isdigit():
return None, {}
params[param_name] = int(part) if param_type == 'int' else part
else:
return None, {}
return (node.handler, params) if node.is_end else (None, {})
Теперь /api/v1/users/<int:user_id> принимает только числа. Круто, да?
Итог
Мы построили кастомный роутинг с trie, добавили поддержку параметров, сделали всё асинхронным и даже прикрутили базовую валидацию. Это не просто веб-разработка — это инженерия. Такой подход пригодится для высоконагруженных систем, где важны скорость и гибкость. Попробуйте развернуть это у себя, добавить middleware для логирования или авторизации — и вы поймете, почему Python в руках опытного программиста становится настоящим оружием.
Если хотите углубиться дальше, советую глянуть в сторону aiohttp или изучить, как trie можно оптимизировать сжатием путей (path compression). Удачи в кодинге!
Написать комментарий