青少年编程与数学 02-009 Django 5 Web 编程 11课题、模板系统

一、模板
- - 1. 模板的基本概念
  - 2. 模板的加载和渲染
  - 3. 模板继承
  - 4. 自定义模板标签和过滤器
  - 5. 模板的配置和优化
二、模板标签
- - 基本用法
  - 常用模板标签
  - - 控制流标签
    - 模板加载标签
    - 模板控制标签
  - 自定义模板标签
三、模板过滤器
- - 基本用法
  - 内置过滤器
  - - 字符串过滤器
    - 日期和时间过滤器
    - 列表过滤器
  - 自定义过滤器
  - 过滤器的注意事项
四、模板配置
- - 基本配置
  - 配置选项详解
  - - `BACKEND`
    - `DIRS`
    - `APP_DIRS`
    - `OPTIONS`
  - 多模板引擎配置
五、练习
- - 项目结构
  - 创建项目和应用
  - 配置项目
  - 创建模型
  - 创建视图
  - 创建模板
  - 配置应用的URL
  - 运行项目

课题摘要: 本文深入解析了Django的模板系统，涵盖模板的基本概念、加载与渲染、继承、自定义标签和过滤器，以及模板配置。模板是包含静态和动态内容的文本文件，通过标签和变量实现动态插入。上下文是传递给模板的数据字典，而模板标签和过滤器分别用于控制逻辑和格式化变量。文章介绍了如何通过render()函数结合模板和上下文生成HTML内容，以及如何利用模板继承和块标签简化页面结构。此外，还讲解了自定义模板标签和过滤器的创建方法，以及如何在settings.py中配置模板引擎的选项，如模板目录和调试模式。最后，通过一个博客应用示例，展示了模板系统的实际应用，包括基础模板、列表页面和详情页面的创建和配置。

一、模板

Django的模板系统是一个强大的工具，用于将数据动态地插入到HTML页面中。它允许开发者将业务逻辑与展示逻辑分离，使得前端页面的开发更加灵活和高效。以下是Django模板系统的详细解析：

1. 模板的基本概念

模板 (Template)：一个文本文件，通常是一个HTML文件，包含用于展示的静态内容和动态内容的占位符。动态内容通过模板标签和变量来实现.
上下文 (Context)：一个字典，包含了模板中需要使用的变量和数据。在视图中创建上下文，并将其传递给模板进行渲染.
模板标签 (Template Tags)：用于在模板中插入动态内容或控制模板的逻辑流程。例如，{% for %}用于循环，{% if %}用于条件判断.
模板过滤器 (Template Filters)：用于对变量的值进行格式化或处理。例如，|upper将变量的值转换为大写，|date:"Y-m-d"将日期格式化为指定格式.

2. 模板的加载和渲染

加载模板：Django通过模板加载器来加载模板文件。默认情况下，Django会从settings.py文件中配置的TEMPLATES设置的DIRS选项指定的目录中查找模板文件.
渲染模板：在视图中，使用render()函数将模板和上下文结合起来，生成最终的HTML内容。例如：
```
from django.shortcuts import renderdef my_view(request):context = {'message': 'Hello, Django!'}return render(request, 'my_template.html', context)
```
在这个例子中，my_template.html是模板文件，context是上下文字典，render()函数将上下文中的变量message插入到模板中，生成最终的HTML页面.

3. 模板继承

模板继承：Django模板系统支持模板继承，允许创建一个基础模板，其他模板可以继承它并重写其中的部分内容。基础模板通常包含页面的公共结构，如头部、尾部、导航栏等.

块标签 (block tag)：在基础模板中，使用{% block %}标签定义可以被子模板重写的内容块。子模板通过{% extends %}标签继承基础模板，并使用{% block %}标签重写相应的内容块.

<!-- base.html -->
<html>
<head><title>{% block title %}My Site{% endblock %}</title>
</head>
<body>{% block content %}{% endblock %}
</body>
</html>

<!-- child.html -->
{% extends "base.html" %}{% block title %}Child Page{% endblock %}{% block content %}
<p>This is the content of the child page.</p>
{% endblock %}

4. 自定义模板标签和过滤器

自定义模板标签：可以通过编写Python代码来创建自定义的模板标签，实现特定的功能。自定义标签可以是简单的标签，也可以是包含块的标签.
自定义模板过滤器：可以编写自定义的过滤器来对变量的值进行处理。自定义过滤器需要在Python代码中定义，并在模板中注册后才能使用.

5. 模板的配置和优化

模板配置：在settings.py文件中，可以通过TEMPLATES设置来配置模板引擎的选项，如模板目录、模板后缀、模板缓存等.
模板缓存：为了提高性能，可以开启模板缓存功能，使得模板文件在第一次加载后被缓存起来，后续请求可以直接使用缓存的模板，减少文件读取和解析的时间.

Django的模板系统提供了丰富的功能和灵活的扩展性，使得开发者能够高效地开发出动态的Web页面，同时保持代码的清晰和可维护性.

二、模板标签

Django的模板标签（Template Tags）是模板系统中用于插入动态内容和控制模板逻辑的工具。模板标签可以执行各种操作，如循环、条件判断、加载模板片段等。以下是对Django模板标签的详细解析：

基本用法

语法：模板标签使用花括号和百分号包围，例如{% tag %}.
位置：模板标签通常放在HTML代码中需要动态插入内容或控制逻辑的地方.

常用模板标签

控制流标签

if/elif/else：用于条件判断.

{% if user.is_authenticated %}<p>Welcome, {{ user.username }}!</p>
{% elif user.is_anonymous %}<p>Please log in.</p>
{% else %}<p>Unknown user status.</p>
{% endif %}

for：用于循环遍历可迭代对象，如列表、字典等.
```
<ul>
{% for item in items %}<li>{{ item.name }}</li>
{% endfor %}
</ul>
```
- 循环变量：在for循环中，可以使用一些特殊的变量，如forloop.counter（当前循环的索引，从1开始）、forloop.last（判断是否是最后一个元素）等.

with：用于在模板中创建一个临时变量，简化模板的复杂度.

{% with total=items|length %}<p>Total items: {{ total }}</p>
{% endwith %}

模板加载标签

extends：用于模板继承，指定当前模板继承的基础模板.
```
{% extends "base.html" %}
```

block：在继承的模板中定义可以被子模板重写的内容块.

{% block content %}<p>This is the default content.</p>
{% endblock %}

include：用于在模板中包含另一个模板片段，可以传递变量.
```
{% include "header.html" with title="My Page" %}
```

模板控制标签

load：用于加载自定义的模板标签库，使得自定义标签可以在模板中使用.
```
{% load my_custom_tags %}
```
spaceless：用于移除HTML标签之间的空白字符，减少页面大小.
```
{% spaceless %}<div><p>Hello, World!</p></div>
{% endspaceless %}
```
autoescape：用于控制自动转义的开启和关闭，防止XSS攻击.
```
{% autoescape off %}<p>{{ user_input }}</p>
{% endautoescape %}
```

自定义模板标签

简单标签（Simple Tag）：用于执行一些简单的操作，并返回一个字符串结果.

from django import templateregister = template.Library()@register.simple_tag
def multiply(x, y):return x * y

在模板中使用：

{% load my_custom_tags %}
<p>{{ 3|multiply:4 }}</p>

包含标签（Inclusion Tag）：用于渲染一个模板片段，并将结果插入到当前模板中.

@register.inclusion_tag('my_template.html')
def show_items(items):return {'items': items}

在模板中使用：

{% load my_custom_tags %}
{% show_items items %}

块标签（Block Tag）：用于创建复杂的模板标签，可以包含其他模板标签和变量.

@register.tag(name='my_block_tag')
def do_my_block_tag(parser, token):nodelist = parser.parse(('end_my_block_tag',))parser.delete_first_token()return MyBlockNode(nodelist)class MyBlockNode(template.Node):def __init__(self, nodelist):self.nodelist = nodelistdef render(self, context):output = self.nodelist.render(context)return '<div>' + output + '</div>'

在模板中使用：

{% load my_custom_tags %}
{% my_block_tag %}<p>Hello, World!</p>
{% end_my_block_tag %}

Django的模板标签提供了丰富的功能，使得模板的开发更加灵活和高效。通过合理使用模板标签，可以有效地控制模板的逻辑和结构，实现动态内容的展示.

三、模板过滤器

Django的模板过滤器（Template Filters）是用于对模板中的变量值进行处理和格式化的工具。过滤器可以对变量进行各种操作，如字符串处理、日期格式化、列表操作等。以下是对Django模板过滤器的详细解析：

基本用法

语法：过滤器使用管道符号（|）连接变量和过滤器名称，例如{{ variable|filter }}。
链式使用：可以将多个过滤器串联使用，对变量进行多重处理，例如{{ variable|filter1|filter2 }}。

内置过滤器

Django提供了许多内置的过滤器，以下是一些常用的内置过滤器：

字符串过滤器

safe：标记变量为安全的，不会自动转义HTML内容。
```
{{ my_html_variable|safe }}
```
escape：对变量进行HTML转义，防止XSS攻击。
```
{{ user_input|escape }}
```
lower：将字符串转换为小写。
```
{{ "Hello, World!"|lower }}
```
upper：将字符串转换为大写。
```
{{ "Hello, World!"|upper }}
```
capitalize：将字符串的首字母大写，其余字母小写。
```
{{ "hello, world!"|capitalize }}
```
slugify：将字符串转换为URL友好的格式（slug），只包含字母、数字、下划线和连字符。
```
{{ "Hello, World!"|slugify }}
```
truncatechars：截取字符串，保留指定数量的字符。
```
{{ "Hello, World!"|truncatechars:5 }}
```
join：将列表中的元素连接成字符串，使用指定的分隔符。
```
{{ my_list|join:", " }}
```

日期和时间过滤器

date：将日期对象格式化为指定的格式。
```
{{ my_date|date:"Y-m-d" }}
```
time：将时间对象格式化为指定的格式。
```
{{ my_time|time:"H:i:s" }}
```
timesince：显示距离指定日期或时间的相对时间。
```
{{ my_date|timesince }}
```
timeuntil：显示距离指定日期或时间的剩余时间。
```
{{ my_date|timeuntil }}
```

列表过滤器

first：获取列表的第一个元素。
```
{{ my_list|first }}
```
last：获取列表的最后一个元素。
```
{{ my_list|last }}
```
length：获取列表的长度。
```
{{ my_list|length }}
```
slice：对列表进行切片操作。
```
{{ my_list|slice:"1:3" }}
```

自定义过滤器

定义过滤器：在Django应用的templatetags目录下的Python文件中定义过滤器。首先需要创建一个templatetags目录，并在其中创建一个Python文件（例如my_custom_filters.py），然后编写过滤器代码。
```
from django import templateregister = template.Library()@register.filter
def add_prefix(value, prefix):return f"{prefix}{value}"
```
加载过滤器：在模板中使用{% load %}标签加载自定义过滤器库。
```
{% load my_custom_filters %}
```
使用过滤器：在模板中使用自定义过滤器。
```
{{ my_variable|add_prefix:"Prefix: " }}
```

过滤器的注意事项

安全性：在使用过滤器时，需要注意安全性问题，特别是涉及到HTML内容的过滤器。例如，当使用safe过滤器时，要确保变量的内容是安全的，不会导致XSS攻击.
性能：过滤器的执行会影响模板的渲染性能，尤其是在处理大量数据或复杂逻辑时。应尽量使用内置过滤器，避免过多的自定义过滤器，以提高模板的渲染效率.
可读性：在模板中过度使用过滤器可能导致代码的可读性降低。应合理使用过滤器，保持模板的简洁和清晰.

Django的模板过滤器提供了丰富的功能，使得模板中的变量处理和格式化更加灵活和方便。通过合理使用内置过滤器和自定义过滤器，可以有效地实现模板中的数据展示需求.

四、模板配置

在Django中，模板配置主要通过项目的settings.py文件中的TEMPLATES设置来完成。TEMPLATES是一个列表，其中每个元素都是一个字典，用于配置一个模板引擎。以下是如何进行模板配置的详细步骤和选项：

基本配置

默认情况下，Django已经提供了一个基本的模板配置，通常位于settings.py文件中：

TEMPLATES = [{'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates','DIRS': [],'APP_DIRS': True,'OPTIONS': {# Some options here},},
]

配置选项详解

`BACKEND`

作用：指定模板引擎的后端。Django默认使用django.template.backends.django.DjangoTemplates，这是Django自带的模板引擎.
可选值：除了默认的Django模板引擎，还可以使用其他模板引擎，如Jinja2等.

`DIRS`

作用：指定模板文件的搜索目录。Django会按照DIRS列表中的顺序查找模板文件.
示例：
```
'DIRS': [os.path.join(BASE_DIR, 'templates')],
```
这里将项目的templates目录添加到模板搜索路径中.

`APP_DIRS`

作用：指示Django是否在每个应用的templates子目录中查找模板文件。如果设置为True，Django会在每个应用的templates目录中自动查找模板文件.
默认值：True

`OPTIONS`

作用：用于配置模板引擎的其他选项。以下是一些常用的选项：
- context_processors：上下文处理器列表，用于自动添加变量到模板的上下文中。例如，可以添加请求对象、用户对象等.
```
'OPTIONS': {'context_processors': ['django.template.context_processors.debug','django.template.context_processors.request','django.contrib.auth.context_processors.auth','django.contrib.messages.context_processors.messages',],
}
```
- loaders：模板加载器列表，用于指定如何加载模板文件。默认情况下，Django使用文件系统加载器和应用目录加载器.
```
'OPTIONS': {'loaders': ['django.template.loaders.filesystem.Loader','django.template.loaders.app_directories.Loader',],
}
```
- debug：模板调试模式，如果设置为True，在模板渲染出错时会显示详细的调试信息.
```
'OPTIONS': {'debug': True,
}
```
- string_if_invalid：无效变量的默认值，用于在模板中访问不存在的变量时返回一个指定的字符串.
```
'OPTIONS': {'string_if_invalid': 'Invalid Variable',
}
```

多模板引擎配置

如果需要在同一个项目中使用多个模板引擎，可以在TEMPLATES列表中添加多个配置字典。例如，同时使用Django模板和Jinja2模板：

TEMPLATES = [{'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates','DIRS': [os.path.join(BASE_DIR, 'django_templates')],'APP_DIRS': True,'OPTIONS': {# Django template options},},{'BACKEND': 'django.template.backends.jinja2.Jinja2','DIRS': [os.path.join(BASE_DIR, 'jinja2_templates')],'APP_DIRS': False,'OPTIONS': {'environment': 'myapp.jinja2.environment',},},
]

在这个示例中，Django模板和Jinja2模板分别配置了不同的模板目录和选项.

通过合理配置TEMPLATES设置，可以满足不同项目的需求，实现高效的模板管理和渲染.

五、练习

以下是一个简单的Django应用模板示例项目，该项目包含一个简单的博客应用，具有文章列表和文章详情页面的功能：

项目结构

myblog/manage.pymyblog/__init__.pysettings.pyurls.pywsgi.pyblog/__init__.pyadmin.pyapps.pymodels.pytests.pyurls.pyviews.pytemplates/blog/base.htmlindex.htmldetail.html

创建项目和应用

创建Django项目：
```
django-admin startproject myblog
```
进入项目目录：
```
cd myblog
```
创建应用：
```
python manage.py startapp blog
```

配置项目

在myblog/settings.py中添加应用到INSTALLED_APPS：
```
INSTALLED_APPS = [# ...'blog',
]
```

在myblog/urls.py中包含应用的URL配置：

from django.contrib import admin
from django.urls import path, includeurlpatterns = [path('admin/', admin.site.urls),path('blog/', include('blog.urls')),
]

创建模型

在blog/models.py中定义文章模型：

from django.db import modelsclass Post(models.Model):title = models.CharField(max_length=200)content = models.TextField()created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)def __str__(self):return self.title

运行迁移命令创建数据库表：

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

创建视图

在blog/views.py中定义视图函数：

from django.shortcuts import render, get_object_or_404
from .models import Postdef index(request):posts = Post.objects.all()return render(request, 'blog/index.html', {'posts': posts})def detail(request, post_id):post = get_object_or_404(Post, pk=post_id)return render(request, 'blog/detail.html', {'post': post})

创建模板

在blog/templates/blog/目录下创建模板文件：

base.html（基础模板）：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>{% block title %}My Blog{% endblock %}</title>
</head>
<body><header><h1>My Blog</h1></header><main>{% block content %}{% endblock %}</main><footer><p>&copy; 2024 My Blog</p></footer>
</body>
</html>

index.html（文章列表页面）：

{% extends "blog/base.html" %}{% block title %}Blog Posts{% endblock %}{% block content %}
<h2>Blog Posts</h2>
<ul>{% for post in posts %}<li><a href="{% url 'blog:detail' post.id %}">{{ post.title }}</a><small>Published on {{ post.created_at|date:"Y-m-d" }}</small></li>{% endfor %}
</ul>
{% endblock %}

detail.html（文章详情页面）：

{% extends "blog/base.html" %}{% block title %}{{ post.title }}{% endblock %}{% block content %}
<h2>{{ post.title }}</h2>
<p>{{ post.content }}</p>
<p>Published on {{ post.created_at|date:"Y-m-d" }}</p>
<a href="{% url 'blog:index' %}">Back to posts</a>
{% endblock %}

配置应用的URL

在blog/urls.py中定义应用的URL：

from django.urls import path
from . import viewsapp_name = 'blog'urlpatterns = [path('', views.index, name='index'),path('<int:post_id>/', views.detail, name='detail'),
]

运行项目

创建超级用户：
```
python manage.py createsuperuser
```
运行开发服务器：
```
python manage.py runserver
```
访问http://127.0.0.1:8000/blog/查看文章列表页面，访问http://127.0.0.1:8000/blog/1/查看文章详情页面（需要先在后台创建文章）.

这个示例项目展示了如何使用Django的模板系统创建一个简单的博客应用，包括基础模板、列表页面和详情页面的模板配置和使用.

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一、模板

1. 模板的基本概念

2. 模板的加载和渲染

3. 模板继承

4. 自定义模板标签和过滤器

5. 模板的配置和优化

二、模板标签

基本用法

常用模板标签

控制流标签

模板加载标签

模板控制标签

自定义模板标签

三、模板过滤器

基本用法

内置过滤器

字符串过滤器

日期和时间过滤器

列表过滤器

自定义过滤器

过滤器的注意事项

四、模板配置

基本配置

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