پایتون تحت وب چیست؟ — معرفی ۷ کتابخانه محبوب

در این مقاله، قصد داریم به بررسی جامع و کاربردی پایتون تحت وب بپردازیم. از مزایا و فریم‌ورک‌های قدرتمند این زبان محبوب گرفته تا بهترین شیوه‌ها و نکات کلیدی برای ساخت وب‌سایت‌ها و برنامه‌های کاربردی تحت وب مقیاس‌پذیر و کارآمد، همه را پوشش خواهیم داد. این راهنما برای توسعه‌دهندگان در هر سطحی، از مبتدی تا حرفه‌ای، طراحی شده است تا بتوانند با اطمینان از پایتون در پروژه‌های وب خود استفاده کنند. برای اطلاع از موضوعات مرتبط با این موضوع به مجله پی‌استور مراجعه کنید.

پایتون تحت وب چیست؟

پایتون تحت وب به معنای استفاده از زبان برنامه‌نویسی پایتون «Python programming language» برای ساخت و توسعه وب‌سایت‌ها و برنامه‌های کاربردی تحت وب است. در این روش، پایتون به عنوان زبان سمت سرور «Back-end» به کار می‌رود تا منطق اصلی وب‌سایت، مدیریت پایگاه داده، پردازش درخواست‌ها و پاسخ‌ها و در نهایت، ارائه محتوای پویا به کاربران را انجام دهد. به عبارت دیگر، پایتون با استفاده از فریم‌ورک‌ها و کتابخانه‌های مخصوص توسعه وب، امکان ساخت وب‌سایت‌های تعاملی، کارآمد و مقیاس‌پذیر را فراهم می‌کند.

چرا از پایتون برای توسعه وب استفاده کنیم؟

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی محبوب است که در توسعه وب جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است. این زبان مزایای متعددی را ارائه می‌دهد که آن را به یک انتخاب عالی برای ساخت برنامه‌های کاربردی وب قوی و مقیاس‌پذیر تبدیل می‌کند. در اینجا برخی از دلایل قانع‌کننده برای استفاده گسترده از پایتون در توسعه وب آورده شده است:

• خوانایی و سادگی: سینتکس پایتون به گونه‌ای طراحی شده است که خواندن و نوشتن آن آسان باشد و بر خوانایی و نگهداری کد تاکید دارد. سینتکس تمیز و شهودی آن به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا مفاهیم را در خطوط کد کمتری بیان کنند و توسعه را سریع‌تر و کارآمدتر می‌کند. سادگی پایتون به توسعه‌دهندگان مبتدی و با تجربه این امکان را می‌دهد که به راحتی با آن کار کنند و به طور موثر همکاری کنند.
• جامعه بزرگ و فعال: پایتون دارای یک جامعه بزرگ و فعال از توسعه‌دهندگان است که به رشد آن کمک می‌کنند و پشتیبانی ارائه می‌دهند. این جامعه کتابخانه‌ها، فریم‌ورک‌ها و منابع متعددی را به طور خاص برای توسعه وب ارائه می‌دهد. این فراوانی ابزارها و منابع مبتنی بر جامعه، پایتون را به یک انتخاب قدرتمند برای توسعه وب تبدیل می‌کند و راه حل‌هایی برای طیف گسترده‌ای از الزامات ارائه می‌دهد.
• کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌های گسترده: پایتون یک اکوسیستم غنی از کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌ها را ارائه می‌دهد که وظایف توسعه وب را ساده می‌کنند. Django، یکی از محبوب‌ترین فریم‌ورک‌های وب پایتون، مجموعه کاملی از ابزارها را برای ساخت برنامه‌های کاربردی وب پیچیده ارائه می‌دهد. این فریم‌ورک از الگوی معماری Model-View-Controller (MVC) پیروی می‌کند و ویژگی‌هایی مانند احراز هویت، ORM پایگاه داده (Object-Relational Mapping) و مسیریابی URL را به صورت پیش‌فرض ارائه می‌دهد. Flask یکی دیگر از میکرو فریم‌ورک‌های سبک و انعطاف‌پذیر است که به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد کنترل بیشتری بر ساختار و اجزای برنامه داشته باشند. این فریم‌ورک‌ها، همراه با سایر فریم‌ورک‌ها مانند Pyramid و Bottle، یک پایه محکم را فراهم می‌کنند و بهره‌وری را در توسعه وب افزایش می‌دهند.

• مقیاس‌پذیری و عملکرد: پایتون به دلیل مقیاس‌پذیری و عملکرد خود شناخته شده است و آن را برای مدیریت برنامه‌های کاربردی وب با ترافیک بالا مناسب می‌سازد. با پیشرفت‌هایی مانند برنامه‌نویسی ناهمزمان، فریم‌ورک‌های پایتون مانند Django و asyncio می‌توانند به طور موثر درخواست‌های همزمان را مدیریت کرده و منابع سرور را به حداکثر برسانند. علاوه بر این، قابلیت‌های یکپارچه‌سازی پایتون، امکان یکپارچه‌سازی آسان با سایر زبان‌ها را فراهم می‌کند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد در صورت نیاز از کتابخانه‌های با کارایی بالا نوشته شده در C یا ++C استفاده کنند.
• یکپارچه‌سازی و سازگاری: پایتون به طور یکپارچه با سایر فناوری‌ها ادغام می‌شود و آن را برای توسعه وب انعطاف‌پذیر می‌کند. این زبان از پایگاه‌های داده مختلفی از جمله پایگاه‌های داده مبتنی بر SQL مانند MySQL، PostgreSQL و SQLite و همچنین پایگاه‌های داده NoSQL مانند MongoDB پشتیبانی می‌کند. سازگاری پایتون به سرورهای وب، صف‌های پیام، سیستم‌های ذخیره‌سازی موقت و APIها گسترش می‌یابد و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا اجزا و خدمات مختلف را به طور یکپارچه ادغام کنند.
• تست و اشکال‌زدایی: پایتون فریم‌ورک‌های تست قوی، مانند unittest و pytest را ارائه می‌دهد که فرآیند نوشتن و اجرای تست‌ها را برای برنامه‌های کاربردی وب ساده می‌کنند. ابزارهای اشکال‌زدایی آن، مانند pdb و محیط‌های توسعه یکپارچه (IDEs)، قابلیت‌های اشکال‌زدایی موثری را ارائه می‌دهند و به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا مشکلات را به سرعت شناسایی و برطرف کنند.
• توسعه سریع: تمرکز پایتون بر سادگی و بهره‌وری، توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازد تا به سرعت برنامه‌های کاربردی وب را بسازند. در دسترس بودن ماژول‌ها و کتابخانه‌های از پیش ساخته شده به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا از راه حل‌های موجود استفاده کرده و از اختراع مجدد چرخ خودداری کنند. این رویکرد توسعه سریع به ویژه برای استارت‌آپ‌ها و پروژه‌های کوچک مفید است، جایی که سرعت ورود به بازار بسیار مهم است.

فریم‌ورک‌های مختلف توسعه وب پایتون

پایتون تعدادی فریم‌ورک وب را برای برآورده کردن اهداف و سلایق مختلف ارائه می‌دهد. در اینجا تعدادی از فریم‌ورک‌های توسعه وب محبوب پایتون آورده شده است:

فریم‌ورک Django

Django یک فریم‌ورک سطح بالا و کامل است که به رویکرد «همه چیز شامل» خود مشهور است. این فریم‌ورک مجموعه‌ای غنی از ابزارها و قابلیت‌ها را برای توسعه سریع برنامه‌های کاربردی وب پیچیده ارائه می‌دهد. Django شامل یک ORM (Object-Relational Mapping) برای مدیریت پایگاه داده، مسیریابی URL، مدیریت فرم، احراز هویت و موارد دیگر است. این فریم‌ورک از الگوی معماری Model-View-Controller (MVC) پیروی می‌کند.

فریم ورک Flask

Flask یک فریم‌ورک سبک و انعطاف‌پذیر است که اغلب به عنوان یک میکرو فریم‌ورک شناخته می‌شود. این فریم‌ورک ملزومات توسعه برنامه کاربردی وب پایتون را فراهم می‌کند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا کنترل بیشتری بر ساختار برنامه خود داشته باشند. Flask از مسیریابی URL، رندر کردن قالب و مدیریت درخواست پشتیبانی می‌کند، اما سایر قابلیت‌ها مانند مدیریت پایگاه داده و احراز هویت را به افزونه‌ها و کتابخانه‌ها واگذار می‌کند. این فریم‌ورک از یک رویکرد مینیمالیستی پیروی می‌کند و برای پروژه‌های کوچک تا متوسط ایده‌آل است.

پاورپوینت فلسک (Flask) — میکرو فریم ورک پایتون

کلیک کنید

فریم ورک Pyramid

Pyramid یک فریم‌ورک وب انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر است که هدف آن ایجاد تعادل بین سادگی و قدرت است. این فریم‌ورک از یک فلسفه مینیمالیستی پیروی می‌کند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا اجزای مورد نیاز خود را انتخاب کنند. Pyramid از موتورهای قالب‌بندی مختلف و توزیع URL پشتیبانی می‌کند و شامل ابزارهایی برای احراز هویت، کش و بین‌المللی‌سازی است. این فریم‌ورک برای پروژه‌هایی با هر اندازه، از برنامه‌های کاربردی کوچک گرفته تا سیستم‌های سازمانی در مقیاس بزرگ، مناسب است.

فریم ورک Bottle

Bottle یک فریم‌ورک وب مینیمالیستی با حجم کم است. این فریم‌ورک به گونه‌ای طراحی شده است که یادگیری و استفاده از آن آسان باشد و آن را به یک انتخاب خوب برای مبتدیان یا پروژه‌های کوچک تبدیل می‌کند. Bottle با وجود سادگی، مسیریابی، رندر کردن قالب و ابزارهای اساسی برای مدیریت درخواست‌ها و پاسخ‌های HTTP را ارائه می‌دهد. این فریم‌ورک یک ماژول تک فایلی بدون وابستگی خارجی است که استقرار و توزیع آن را آسان می‌کند.

فریم ورک CherryPy

CherryPy یک فریم‌ورک وب مینیمالیستی است که هدف آن سریع، پایدار و مقیاس‌پذیر بودن است. این فریم‌ورک یک API ساده و شهودی برای مدیریت درخواست‌های HTTP، مسیریابی URL و مدیریت جلسه ارائه می‌دهد. CherryPy می‌تواند به عنوان یک سرور HTTP مستقل اجرا شود یا با سایر سرورها ادغام شود. این فریم‌ورک برای ساخت برنامه‌های کاربردی و APIهای کوچک تا متوسط مناسب است.

فریم ورک Tornado

Tornado یک فریم‌ورک وب قدرتمند و مقیاس‌پذیر با تمرکز بر عملکرد و مدیریت برنامه‌های کاربردی با ترافیک بالا است. این فریم‌ورک برای ساخت سرورهای وب ناهمزمان طراحی شده است و از عملیات I/O غیر مسدود کننده پشتیبانی می‌کند. Tornado می‌تواند هزاران اتصال همزمان را به طور کارآمد مدیریت کند و برای برنامه‌های کاربردی که به قابلیت‌های بی‌درنگ نیاز دارند، مانند سرورهای چت یا پلتفرم‌های پخش زنده، مناسب است.

کتابخانه‌های پایتون برای توسعه وب

توسعه وب با استفاده از پایتون طیف گسترده‌ای از ابزارها و کتابخانه‌ها را ارائه می‌دهد که می‌توانند بهره‌وری شما را افزایش داده و فرآیند توسعه را ساده کنند. در اینجا تعدادی از ابزارها و کتابخانه‌های رایج مورد استفاده در توسعه وب پایتون آورده شده است:

کتابخانه Requests

Requests یک کتابخانه ساده و کاربرپسند برای ایجاد درخواست‌های HTTP است. این کتابخانه تعامل با APIهای وب و مدیریت متدهای HTTP، هدرها، کوکی‌ها و احراز هویت را ساده می‌کند.

کتابخانه Beautiful Soup

Beautiful Soup یک کتابخانه تجزیه HTML و XML است. این کتابخانه یک API ساده برای کاوش و اصلاح داده‌های تجزیه شده ارائه می‌دهد و آن را برای وب‌کاوی و استخراج اطلاعات از صفحات وب مناسب می‌سازد.

کتابخانه Pillow

Pillow یک کتابخانه قدرتمند برای پردازش و دستکاری تصویر است. این کتابخانه عملکردهایی مانند تغییر اندازه، برش، اعمال فیلتر و افزودن متن یا پوشش به تصاویر را ارائه می‌دهد. Pillow اغلب در برنامه‌های کاربردی وب برای مدیریت و دستکاری تصاویر استفاده می‌شود.

کتابخانه SQLAlchemy

SQLAlchemy یک کتابخانه ORM (Object-Relational Mapping) غنی از ویژگی‌ها است که مدیریت پایگاه داده را در پایتون ساده می‌کند. این کتابخانه از چندین موتور پایگاه داده پشتیبانی می‌کند و یک API سطح بالا برای تعامل با پایگاه‌های داده ارائه می‌دهد و کار با پایگاه‌های داده را در برنامه‌های کاربردی وب آسان‌تر می‌کند.

کتابخانه Celery

Celery یک کتابخانه صف وظایف توزیع شده است که اجرای ناهمزمان وظایف را در برنامه‌های کاربردی وب فعال می‌کند. این کتابخانه به شما امکان می‌دهد تا وظایف زمان‌بر یا منابع فشرده را برای پردازش در پس‌زمینه تخلیه کنید، و پاسخگویی برنامه خود را بهبود می‌بخشید.

کتابخانه Flask-WTF

Flask-WTF یک افزونه برای مدیریت فرم‌های وب در برنامه‌های کاربردی Flask است. این کتابخانه ابزارهایی را برای رندر کردن فرم‌ها، مدیریت ارسال فرم‌ها و انجام اعتبارسنجی فرم ارائه می‌دهد. Flask-WTF فرآیند کار با فرم‌ها و مدیریت ورودی کاربر را ساده می‌کند.

کتابخانه Pydantic

Pydantic یک کتابخانه اعتبارسنجی و تجزیه داده است که کار با ساختارهای داده پیچیده را در پایتون ساده می‌کند. این کتابخانه به شما امکان می‌دهد مدل‌های داده را با نکات نوع تعریف کنید و اعتبارسنجی، سریال‌سازی و غیرسریال‌سازی خودکار داده‌ها را ارائه می‌دهد. Pydantic معمولاً در برنامه‌های کاربردی وب برای اعتبارسنجی و مدیریت داده‌های درخواست ورودی استفاده می‌شود.

چگونه اولین برنامه وب خود را در پایتون بسازید

برای ساخت اولین نمونه برنامه وب در پایتون، باید مراحل زیر را دنبال کنید:

• نصب پایتون: اطمینان حاصل کنید که پایتون روی سیستم شما نصب شده است. می‌توانید آخرین نسخه را از وب‌سایت رسمی پایتون (https://www.python.org) دانلود کنید.
• انتخاب یک فریم‌ورک وب: یک فریم‌ورک وب را انتخاب کنید که متناسب با نیازهای شما باشد. Flask و Django انتخاب‌های محبوبی برای مبتدیان هستند. در این مثال، ما از Flask استفاده خواهیم کرد.
• نصب Flask: ترمینال یا خط فرمان خود را باز کنید و دستور زیر را برای نصب Flask با استفاده از pip (نصب‌کننده بسته پایتون) اجرا کنید:

pip install flask

• ایجاد پوشه پروژه: یک پوشه جدید برای پروژه خود ایجاد کنید. این پوشه، دایرکتوری اصلی برنامه وب شما خواهد بود.
• ایجاد فایل پایتون: در داخل پوشه پروژه خود، یک فایل پایتون جدید ایجاد کنید. به عنوان مثال، «app.py».
• وارد کردن Flask و ایجاد یک نمونه از برنامه: در فایل «app.py»، ماژول Flask را وارد کنید و یک نمونه از کلاس Flask ایجاد کنید. کد زیر را در فایل «app.py» اضافه کنید:

from flask import Flask, render_template, request

app = Flask(__name__)

• تعریف یک مسیر (Route) و تابع View: یک مسیر (URL) و یک تابع View برای رسیدگی به درخواست تعریف کنید. تابع View پاسخی را برمی‌گرداند که در مرورگر نمایش داده می‌شود. کد زیر را اضافه کنید:

@app.route('/login', methods=['GET', 'POST'])
def login():
if request.method == 'POST':
# Perform login authentication
username = request.form['username']
password = request.form['password']

# Add your authentication logic here
if username == 'admin' and password == 'password':
return 'Login successful!'
else:
return 'Invalid username or password’

# If the request method is GET, render the login template
return render_template('login.html')

ایجاد یک الگوی HTML برای ورود: در داخل پوشه پروژه‌تان، یک پوشه جدید به نام «templates» ایجاد کنید. درون پوشه «templates»، یک فایل HTML به نام «login.html» بسازید. کد زیر را به «login.html» اضافه کنید:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Login</title>
</head>
<body>
<h1>Login</h1>
<form method="POST" action="/login">
<label for="username">Username:</label>
<input type="text" id="username" name="username" required><br><br>
<label for="password">Password:</label>
<input type="password" id="password" name="password" required><br><br>
<input type="submit" value="Login">
</form>
</body>
</html>

• اجرای برنامه: در انتهای فایل «app.py»، کد زیر را برای اجرای برنامه Flask اضافه کنید:

if __name__ == '__main__':
app.run()

• راه‌اندازی سرور توسعه: قبل از شروع سرور، باید کد مراحل بالا را به یکدیگر ادغام کنیم. در اینجا یک اسکریپت کامل برای فایل app.py آورده شده است:

from flask import Flask, render_template, request

app = Flask(__name__)


@app.route('/login', methods=['GET', 'POST'])
def login():
if request.method == 'POST':
# Perform login authentication
username = request.form['username']
password = request.form['password']

# Add your authentication logic here
if username == 'admin' and password == 'password':
return 'Login successful!'
else:
return 'Invalid username or password'

# If the request method is GET, render the login template
return render_template('login.html')


if __name__ == '__main__':
app.run()

در ترمینال یا خط فرمان خود، به پوشه پروژه بروید و دستور زیر را اجرا کنید:

python app.py

• صفحه ورود را باز کنید: مرورگر وب خود را باز کرده و در نوار آدرس، http://localhost:5000/login را وارد کنید. باید صفحه ورود با فیلدهای نام کاربری و رمز عبور را مشاهده کنید.
• عملکرد ورود را آزمایش کنید: نام کاربری «admin» و رمز عبور «password» را وارد کرده و بر روی دکمه «ورود» کلیک کنید. باید پیام «ورود موفق!» را مشاهده کنید. اگر هر ترکیب نام کاربری یا رمز عبور دیگری وارد کنید، پیام «نام کاربری یا رمز عبور نامعتبر» را مشاهده خواهید کرد.

این مثال یک صفحه ورود پایه را با استفاده از Flask نشان می‌دهد. شما می‌توانید با افزودن ادغام پایگاه داده، احراز هویت کاربر، مدیریت جلسه و سایر اقدامات امنیتی براساس الزامات پروژه خود، این را گسترش دهید.

سخن آخر

زبان برنامه‌نویسی پایتون با ویژگی‌های منحصر به فرد خود، به یکی از بهترین گزینه‌ها برای توسعه وب تبدیل شده است. سادگی و خوانایی کد در پایتون، یادگیری آن را برای مبتدیان آسان کرده و در عین حال قابلیت‌های گسترده‌اش، از جمله فریمورک‌های معروفی همچون Flask و Django، امکان ایجاد وب‌سایت‌ها و برنامه‌های وب پیچیده و مقیاس‌پذیر را فراهم می‌آورد. همچنین، پایتون ابزارها و کتابخانه‌های متعددی برای مدیریت پایگاه‌های داده، احراز هویت کاربر و برنامه‌نویسی فرانت‌اند و بک‌اند ارائه می‌دهد. به این ترتیب، توسعه‌دهندگان می‌توانند با استفاده از پایتون، به سرعت و با کیفیت، برنامه‌های وب نوآورانه و کارآمدی را ایجاد کنند.