كيف تستخدم الإطار المصغر Bottle لتطوير تطبيقات Python للويب

بايثون (Python) لغة ممتازة لبرمجة الويب نظرا لمرونتها وأدائها العالي.

أطُرُ الويب يمكن أن تجعل برمجة تطبيقات الويب أبسط بكثير لأنها توصل العديد من المكونات الضرورية مع بعضها للحصول على تطبيق قوي.

في حين تهدف بعض أطر الويب إلى توفير كل شيء يمكن أن يرغب به المستخدم لتطوير تطبيق ما، هناك أطر أخرى تحاول البقاء بعيدا والاهتمام بالأهم، Bottle إطار للغة بايثون يندرج ضمن النوع الثاني. إنه بالفعل خفيف ومصغر، لكنه يجعل تطوير التطبيقات سهلا وسريعا.

في هذا المقال، سنعرض طريقة ضبط واستعمال إطار العمل المصغّر Bottle لإنشاء تطبيقات ويب بسيطة وباستعمال لغة Python.

كيفية تثبيت Bottle

تثبيت Python

إطار Bottle مبني على لغة Python وهي مثبتة مسبقا على أنظمة لينكس وOS X، أما بالنسبة لنظام Windows فيمكن تنصيب Python 2 عبر تحميلها من موقعها الرسمي.

الجدير بالذّكر أن هذا الدّرس خاصّ بالإصدار الثاني من بايثون (Python 2.x).

تثبيت وتفعيل بيئة وهمية

سنثبت حزمة virtualenv لعزل مشروع بايثون الخاص بنا من بيئة بايثون الخاصة بالنظام. يمكننا فعل هذا بسهولة عبر تنصيب أداة إدارة الحزم الخاصة ببايثون واسمها pip.

لتنصيب pip على Ubuntu يكفي تنصيب virtualenv مباشرة، فهي إحدى اعتمادياته:

sudo apt-get update
sudo apt-get install python-virtualenv

بالنسبة لأنظمة OS X و Windows يمكن تنصيبه بتنصيب pip ثم تنصيب virtualenv عبرها:

أو احفظ هذا الملف على جهازك، ثم نفذ الأمر التالي على نافذة الأوامر بالنسبة لـ Windows أو Terminal بالنسبة لـِ Mac OS X، في كلا النظامين، ستحتاج أن تنفذ الأمر التالي بصلاحيات المدير:

python get-pip.py

برنامج virtualenv عبارة عن بيئة وهمية لبايثون لتنصيب مكتبات بايثون في معزل عن بيئة بايثون الحقيقية على النظام، هذا مهم جدا لعزم اعتماديات مشروع الويب الخاص بك وما يحتاجه من حزم عن الحزم العامة المنصبة على كافة النظام، تحتوي بيئة مشاريع بايثون الخاصة بنا على حزمنا فقط، لكي لا تؤثر على نظام التشغيل ككل. سننشئ مجلد المشاريع projects في مجلد Home أو ماشابه، ثم نقوم بإنشاء بيئة وهمية في هذا المجلد، بالنسبة لـ Windows يمكن تنفيذ هذه الأوامر باستخدام طرفية PowerShell:

mkdir ~/projects

cd ~/projects
virtualenv --no-site-packages venv

هذا سينشئ مجلدا باسم venv داخل مجلد المشاريع. لقد تُبِّتت بعض أدوات بايثون داخل هذا المجلد وأنشِئَت بنية مجلد لتثبيت أدوات إضافية.

يجب علينا تفعيل البيئة الوهمية قبل بداية العمل على مشروعنا :

source venv/bin/activate

الأمر المُخرَج سيتغير لعكس حقيقة أننا نقوم بعمليات داخل بيئة وهمية الآن. وسيكون كالتالي:

(venv)user@Hostname:~/projects$

إذا أردت الخروج من البيئة الوهمية، يمكنك في أي وقت كتابة الأمر التالي :

deactivate

ملاحظة: لا تخرج من البيئة الوهمية حاليا.

تثبيت Bottle

أداة pip تُمكنك من تثبيت حزم بايثون بسهولة من دليل حزم بايثون Python package index، وهو مستودع مُفهرس لمكتبات بايثون.

إذا أردنا البحث عن حزم بايثون المتعلقة بـِ Bottle، يمكن تنفيذ:

pip search bottle

سنبدأ بتثبيت حزمة Bottle فقط:

pip install bottle

بعد إنتهاء العملية، سنتمكن من استخدام إطار Bottle داخل تطبيقاتنا.

إنشاء أول تطبيق باستخدام Bottle

كمعظم الأطر، Bottle يطبق نسخة من النمط البرمجي MVC .MVC اختصار لـِ Model, view, controller نموذج،عرض،هيكل؛ وهو أمر للفصل بين عوامل مختلفة بين واجهة المستخدم والمنطق البرمجي.

النموذج model تمثيل لمجموعة من البيانات وهو مسؤول عن تخزين، استعلام، وتحديث البيانات.
العرض view مسؤول عن كيفية تقديم المعلومة للمستخدم. ويُستخدم لتشكيل وضبط عرض البيانات.
الهيكل controller هو مركز العمليات الرئيسي للتطبيق، والذي يقرر كيفية الإجابة لطلبات المستخدم.

تطبيقات bottle يمكنها أن تكون بسيطة للغاية. في شكلها البسيط يمكنها تنفيذ جميع المكونات في ملف واحد. سنقوم بإنشاء تطبيق "مرحبا بالعالم" لعرض كيفية العمل.

باستعمال محررك المفضل (في هذه الحالة سنستعمل محرر سطر الأوامر nano، بالنسبة لنظام Windows يمكنك استعمال محرر مرئي)، أنشئ تطبيق بايثون باسم hello.py:

nano hello.py

في هذا الملف، سنقوم أولا باستدعاء بعض الوظائف من حزمة Bottle. الأمر الذي سيمكننا من استخدام أدوات الإطار داخل تطبيقنا:

from bottle import route, run

هذا السطر يخبر برنامجنا بأننا نحتاج إلى استيراد المسار route وتشغيل النماذج modules من حزمة Bottle.

نموذج run الذي قمنا باستيراده يمكن أن يُستعمل لتشغيل التطبيق في خادوم التطوير، الشيء الذي يعتبر جيداً لرؤية نتائج برنامجك بسرعة.

نموذج route مسؤول عن إخبار التطبيق بالتعامل مع أي من طلباتURL باستخدام أي من دوال بايثون.تطبيقات Bottle تنفّذ التوجيه routing باستدعاء دالّة بايثون واحدة لكلّ طلب من طلبات URL. وتقوم بعد ذلك بإرجاع نتائج الدالة للمُستخدم.

نستطيع إضافة توجيه سيُوافق رابط URL /hello

from bottle import route, run
@route('/hello')

هذا التوجيه سيوافق رابط URL /hello عندما يتمّ طلب هذا المسار على الخادوم. ستُنفّذ الدّالة التّابعة مباشرة:

# -*- coding: utf-8 -*-
from bottle import route, run

@route('/hello')
def hello():
    return u"<h1>مرحباً بالعالم</h1>"

ملاحظات:

السطر # -*- coding: utf-8 -*- مسؤولٌ عن دعم اليونيكود وبالتالي اللغة العربية، فهو يخبر مفسر بايثون أن هذا الملف به أحرف unicode غير الأحرف الانجليزية.
حرف u (اختصارًا لـ unicode) قبل النص العربي مهم أيضا لإخبار بايثون أن هذه السلسلة النصية بالضبط تحتوي على أحرف يونيكود وبالتالي يعامل السلسلة النصية بطريقة خاصة.

هذه الدّالة بسيطة جدّاً، لكنّها كافية لإكمال المتطلّب الوحيد لدالّة توجيه: تقوم بإرجاع قيمة يُمكن عرضها على المتصفّح. في هذه الحالة، القيمة عبارة عن نص HTML. يمكننا حذف وسم h1 وستُعرض نفس القيمة بشكل غير منسّق.

أخيراً، نحتاج إلى تشغيل تطبيقنا باستعمال خادوم التّطوير development server:

# -*- coding: utf-8 -*-
from bottle import route, run

@route('/hello')
def hello():
    return u"<h1>مرحباً بالعالم</h1>"

run(host='0.0.0.0', port=8080)

هذا السطر سيُشغل الخادوم. بتمرير المعامل 'host='0.0.0.0 الأمر سيقوم بإرجاع المحتوى لأي حاسوب، وليس فقط الحاسوب المحليّ. هذا مهم بما أن تطبيقنا مستضاف عن بعد. معامل port يقوم بتحديد المنفذ الذي سنستخدمه.

يُمكننا تشغيل التطبيق بتنفيذ الأمر:

python hello.py

يمكنك زيارة التطبيق بمتصفح الويب عن طريق الذهاب إلى عنوان IP الخاصّ بك (إن كنت تعمل على خادوم) أو localhost إن كنت تعمل محليا، متبوعاً برقم المنفذ الذي قمنا باختياره (8080)، متبوعا بالتوجيه الذي أنشأناه (hello/):

http://localhost:8080/hello

سيظهر لك التالي:

يُمكن إيقاف الخادوم في أي وقت بالضغط على CTRL-C في نافذة الطرفيّة أو سطر الأوامر.

تطبيق مبدأ MVC

لقد نفّذنا الآن تطبيقنا الأول. لقد كان بسيطاً بالتأكيد، ولكنّه لا ينفّذ مبادئ MVC، أو لا يقوم بشيء مثير للاهتمام. لنحاول جعله تطبيقاً أكثر تعقيداً هذه المرّة.

إنشاء النموذج

لنبدأ بنموذجنا، هذا هو الجزء الخاص بالتّعامل مع تخزين البيانات في برنامجنا. يمكن لـ Bottle بسهولة استخدام مجموعة من الواجهات الخلفية backends للبيانات باستعمال الإضافات.

سنستخدم ملف SQLite لقاعدة بيانات التطبيق. هذه قاعدة بيانات بسيطة للغاية مُصمّمة للعمليّات الخفيفة التي يُمكن أن يقوم بها برنامجنا.

ثبّت أولا SQLite، على Ubuntu يمكن ذلك عبر الأمر التالي:

sudo apt-get install sqlite

بالنسبة لـ Windows و OS X يمكن تثبيتها من على موقعها الرسمي.

نحتاج كذلك إلى تحميل وتثبيت إضافة Bottle التي تُخوّلنا لاستعمال قواعد البيانات هذه:

pip install bottle-sqlite

الآن نحن نمتلك المكوّنات الأساسية، نستطيع أن ننشئ قاعدة بيانات بسيطة لتخزين بياناتنا فيها. سنقوم بإنشاء ملفّ بايثون لتوليد قاعدة بيانات SQLite مع بعض البيانات بداخلها عندما ننفّذ الملفّ. يُمكننا فعل الأمر على مترجم بايثون، لكنّ هذه الطريقة تجعل الأمر أسهل للتكرار. سننشئ ملفا باسم picnic_data.py.

nano picnic_data.py

هنا نقوم باستيراد حزمة SQLite. بعد ذلك، يمكننا تنفيذ أمر يُنشئ جدولا ويدخل بيانات فيه. وفي الأخير، ننّفذ التغييرات:

# -*- coding: utf-8 -*-
import sqlite3
db = sqlite3.connect('picnic.db')
db.execute("CREATE TABLE picnic (id INTEGER PRIMARY KEY, item CHAR(100) NOT NULL, quant INTEGER NOT NULL)")
db.execute("INSERT INTO picnic (item,quant) VALUES ('خبز' , 4')")
db.execute("INSERT INTO picnic (item,quant) VALUES ('جبن', 2)")
db.execute("INSERT INTO picnic (item,quant) VALUES ('عنب', 30)")
db.execute("INSERT INTO picnic (item,quant) VALUES ('كعك', 1)")
db.execute("INSERT INTO picnic (item,quant) VALUES ('مشروبات', 4)")
db.commit()

احفظ الملفّ وأغلقه

يُمكننا تنفيذ الملفّ، الشيء الذي سينشئ ملفّ قاعدة بيانات باسم نزهة.db داخل المُجلّد:

python picnic_data.py

نموذج تطبيقنا الآن مكتمل. يمكننا الآن استنتاج أن النموذج يملي على التطبيق كيفية تعامل جزء التحكم مع البيانات.

إنشاء هيكل التّطبيق

بعد أن أنشأنا قاعدة بيانات التّطبيق، يمكننا البدء في تطوير تطبيقنا الرئيسي. هذه العمليّة ستكون وظيفة الهيكل بشكل أساسي. وسيكون الملفّ الأكثر شبها بتطبيقنا الأول.

أنشئ ملفّا باسم picnic.py لحفظ تطبيقنا الرئيسي:

nano picnic.py

داخل هذا الملفّ، نحتاج إلى استيراد بعض الأشياء من حزمة Bottle، تماما كما سبق. نحتاج إلى بعض النّماذج الإضافية التي لم يسبق لنا أن استخدمناها. إضافة إلى ذلك، نحتاج إلى استيراد وظيفة SQLite:

# -*- coding: utf-8 -*-
import sqlite3
from bottle import route, run, template

تالياً، سنقوم بتعريف توجيه يوافق مسار URL على الشكل التالي picnic/:

# -*- coding: utf-8 -*-
import sqlite3
from bottle import route, run, template

@route('/picnic')

سنضيف دالّة للاتصال بقاعدة البيانات، لتحضر البيانات من الجدول، والاتصال مع العرض View لتقديم الصفحة. وفي الأخير، ستُرجع المخرج إلى المُستخدم.

# -*- coding: utf-8 -*-
import sqlite3
from bottle import route, run, template

@route('/picnic')
def show_picnic():
    db = sqlite3.connect('picnic.db')
    c = db.cursor()
    c.execute("SELECT item,quant FROM picnic")
    data = c.fetchall()
    c.close()
    output = template('bring_to_picnic', rows=data)
    return output

بعد ذلك سنضيف أمر run لكي نقوم بتشغيل التطبيق:

# -*- coding: utf-8 -*-
import sqlite3
from bottle import route, run, template

@route('/picnic')
def show_picnic():
    db = sqlite3.connect('picnic.db')
    c = db.cursor()
    c.execute("SELECT item,quant FROM picnic")
    data = c.fetchall()
    c.close()
    output = template('bring_to_picnic', rows=data)
    return output

run(host='0.0.0.0', port=8080)

احفظ وأغلق الملفّ.

نقوم بالاتصال مع قاعدة البيانات باستعمال:

db = sqlite3.connect('picnic.db')

نقوم باستعلام قاعدة البيانات وجلب جميع القيم بالأسطر الأربعة الموالية.

السطر الذي نقوم فيه بالإتصال إلى "العرض" لتشكيل البيانات هو:

output = template('bring_to_picnic', rows=data)

السطر يقوم بالاتصال بقالب (عرض) باسم bringtopicnic.tpl لتشكيل البيانات وتقديمها. حيث يقوم بتمرير المتغير data لمتغير القالب rows.

سنقوم بإنشاء ملفّ القالب هذا في المرحلة التالية.

إنشاء العرض

الآن نحن نمتلك كلّا من النموذج والهيكل، الشيء الوحيد المتبقّي هو إنشاء العرض. يُمكن القيام بهذا بسهولة بالاستعانة بمحرك القوالب المُدمج مع Bottle.

سيبحث التطبيق عن قالب موافق للاسم الذي عرّفناه في الدّالة السابقة، الملفّ يجب أن ينتهي ب .tpl

يُمكن للملفّ أن يكون إمّا في مجلّد المشروع، أو داخل مجلّد باسم "view”.

أنشئ ملفّا باسم يوافق الاسم الذي عرّفناه في دالّة القالب:

nano bring_to_picnic.tpl

في هذا الملفّ، يُمكننا دمج HTML والبرمجة معاً. سيكون ملفّنا بسيطا جدّاً. سنقوم باستعمال حلقة تكرار لإنشاء جدول يقوم بعرض بيانات النّموذج:

<html dir="rtl" style="font:droid arabic naskh">
<body>
  <h1>أشياء لإحضارها إلى النّزهة</h1>
  <table>
    <tr><th>المكوّن</th><th>الكميّة</th></tr>
    %for row in rows:
      <tr>
      %for col in row:
        <td>{{col}}</td>
      %end
      </tr>
    %end
  </table>
</body>
</html>

هذه الأسطر ستقوم بتقديم صفحتنا بصيغة HTML. لغة القالب التي رأينها هي ببساطة لغة بايثون. متغيّر row الذي قمنا بتمريره إلى القالب مُتاح للاستخدام عند تصميم المُخرجات.

يُمكننا كتابة أسطر بايثون بتقديم علامة "%". يُمكننا الوصول إلى المُتغيّرات بداخل HTML باستخدام "{{var}}".

احفظ الملفّ وأغلقه.

مشاهدة النتائج

تطبيقنا مكتملٌ الآن ويمكننا تشغيل الملفّ الرئيسي:

python picnic.py

يمكننا رؤية النتائج بزيارة عنوان IP متبوعا برقم المنفذ، متبوعاً بالتوجيه picnic/

http://localhost:8080/picnic

ختاماً

إلى هذه النقطة، يجب أن تكون قادراً على رؤية كيف يُمكنك بناء تطبيقات معقّدة باستخدام الإطار المُصغر والبسيط Bottle. رغم أنّ أمثلتنا بسيطة، إلا أنّك الآن تستطيع بسهولة أن تطوّر تطبيقات إلى القيام بوظائف متقدّمة.

نظام إضافات Bottle يعدّ أيضاً أصلاً مهمّاً. الإضافات مُشارَكةُ بنشاط في المجتمع وإضافة وظائف أكثر تعقيداً لتطبيقك يُمكن أن يُنفّذ بسهولة باستخدام الإضافات. هناك طريقة سهلة للبحث عن الإضافات وهي عن طريق استعمال الأمر: