一个 Python 和 JavaScript 交换数据的库-技术圈

telepath是一个Django库，用于在Python和JavaScript之间交换数据，使您可以构建具有丰富客户端接口的应用程序，同时将业务逻辑保留在服务器端代码中。

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

pip install telepath

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：

pip install "Django>=3.1,<3.2"
django-admin startproject draughts
cd draughts
./manage.py startapp games

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：

from django.shortcuts import render


class Piece:
    def __init__(self, color, position):
        self.color = color
        self.position = position


class GameState:
    def __init__(self, pieces):
        self.pieces = pieces

    @staticmethod
    def new_game():
        black_pieces = [
            Piece('black', (x, y))
            for y in range(0, 3)
            for x in range((y + 1) % 2, 8, 2)
        ]
        white_pieces = [
            Piece('white', (x, y))
            for y in range(5, 8)
            for x in range((y + 1) % 2, 8, 2)
        ]
        return GameState(black_pieces + white_pieces)


def game(request):
    game_state = GameState.new_game()

    return render(request, 'game.html', {})

如下所示创建games/templates/game.html：

<!doctype html>
<html>
    <head>
        <title>Draughts</title>
        <script>
            document.addEventListener('DOMContentLoaded', event => {
                const gameElement = document.getElementById('game');
                gameElement.innerHTML = 'TODO: render the board here'
            });
        </script>
    </head>
    <body>
        <h1>Draughts</h1>
        <div id="game">
        </div>
    </body>
</html>

将新视图添加到draughts/urls.py:

from django.contrib import admin
from django.urls import path

from games.views import game

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：

pip install telepath

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：

import json
from django.shortcuts import render
from telepath import JSContext

# ...

def game(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)

    return render(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：

import json
from django.shortcuts import render
from telepath import Adapter, JSContext, register

# ...

class GameState:
    # keep definition as before


class GameStateAdapter(Adapter):
    js_constructor = 'draughts.GameState'

    def js_args(self, game_state):
        return [game_state.pieces]

    class Media:
        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：

class Piece:
    # keep definition as before


class PieceAdapter(Adapter):
    js_constructor = 'draughts.Piece'

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

    class Media:
        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>
        <div id="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：

def game(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)

    return render(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 => {
                const gameElement = document.getElementById('game');
                gameElement.innerHTML = 'TODO: render the board here'
            });
        </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：

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


class GameState {
    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 => {
                const gameElement = document.getElementById('game');
                const gameStateJson = gameElement.dataset.gameState;
                const packedGameState = JSON.parse(gameStateJson);
                const gameState = 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：

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

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


class GameState {
    constructor(pieces) {
        this.pieces = pieces;
    }

    render(container) {
        const table = document.createElement('table');
        container.appendChild(table);
        const cells = [];
        for (let y = 0; y < 8; y++) {
            let row = document.createElement('tr');
            table.appendChild(row);
            cells[y] = [];
            for (let x = 0; x < 8; x++) {
                let cell = 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;
            const cell = 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 => {
                const gameElement = document.getElementById('game');
                const gameStateJson = gameElement.dataset.gameState;
                const packedGameState = JSON.parse(gameStateJson);
                const gameState = 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）。

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