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@y_kin室蘭工業大学データサイエンス研究室（岸上研究室）

Python responder 入門のために… 下調べ

Last updated at Posted at 2019-01-05

responder，名前は聞くけど，日本語の情報が少ない＆サンプルが少ないと感じたので実際に responder を使って開発をする前に色々と調べ，まとめたいと思います．

Updates

2019.04.25
v1.3.0 のリリースに伴い，取り急ぎ追加された機能についてまとめました．

2019.08.18
v1.3.2 のリリースに伴い，追加された機能についてまとめました．
より詳細は Python responder v1.3.1 -> v1.3.2 変更・追加まとめ を確認していただけたら幸いです。

2020.02.10
v2 (v2.0.5) のリリースに伴い，追加された機能について別の記事にまとめました．
Python responder v2 入門 - Qiita

responder とは？

responder とは Python の Web フレームワークです．
requests や pipenv の開発者である Kenneth Reitz 氏によって開発されています．

README には

The primary concept here is to bring the niceties that are brought forth from both Flask and Falcon and unify them into a single framework, along with some new ideas I have.

とあり，Flask と Falcon の良さを 1 つにまとめ，そこにいくつかのアイディアを加え，まとめたものになります．

responder の特徴として

  • 単一のインポート文で使える API
  • WebSocket のサポート
  • 他の ASGI / WSGI アプリケーションをマウント可能
  • ASGI 3 サポート (2019.08.17 追記)
  • f-strings 構文によるルート宣言
  • GraphiQL による GraphQL (graphene)
  • OpenAPI スキーマの生成
  • 非同期処理が簡単に記述可能
  • Stream に対応 (2019.04.25 追記)

などが挙げられており，モダンな Web フレームワークのデファクトスタンダードになるのではと期待されています．

参考:

responder のインストール

responder は python 3.6 以上のみのサポートです．今回，私は python 3.7.2 を用います．
また，pipenv を用いて macOS 上での作業しています．
pipenv のセットアップについては別の方の記事を参照してください．

$ pipenv --python 3.7.2
$ pipenv install responder

実際に responder を使ってみる

README の先頭のサンプルを動かしてみます．

first.py
#!/usr/bin/env python3

import responder

api = responder.API()

@api.route("/{greeting}")
async def greet_world(req, resp, *, greeting):
    resp.text = f"{greeting}, world!"

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

実行する:

$ pipenv run python3 first.py

エンターを押すと下のように表示されます:

INFO: Started server process [72998]
INFO: Waiting for application startup.
INFO: Uvicorn running on http://127.0.0.1:5042 (Press CTRL+C to quit)

そうしたら，Webブラウザより http://127.0.0.1:5042 を開いてみてください．
おそらく Not found. と出てくるのではないでしょうか．
これは，route の定義をしていないためです．

試しに http://127.0.0.1:5042/hello を開いてみましょう．
無事に hello, world! と表示されましたか？

サーバ（スクリプト）を止めるには CTRL を押しながら C を押しします (CTRL+C)．

Quick Start!

responder documentation: Quick Start! は Qiita: はじめての Responder（Python の次世代 Web フレームワーク） に詳しく書いてありますので，飛ばします．

Feature Tour

続いて responder documentation: Feature Tour を順に実行していきます．

Class-Based Views

class_based_views.py
#!/usr/bin/env python3

import responder

api = responder.API()

@api.route("/{greeting}")
class GreetingResource:
    def on_request(self, req, resp, *, greeting):   # or on_get...
        resp.text = f"{greeting}, world!"
        resp.headers.update({'X-Life': '42'})
        resp.status_code = api.status_codes.HTTP_416

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

先ほどのソースコードをクラスを使うように書き換えたものですね．
ほとんど同じように動作しますが，レスポンスヘッダーの X-Life とステータスコードが追加されています．
これらはデベロッパーツールなどで確認できると思いますので，確認してみてください．

クラスでは on_request で全てのメソッド， on_get や on_post でそれぞれのメソッドの処理を記述できるようです．

Background Tasks

#!/usr/bin/env python3

import responder
import time

api = responder.API()

@api.route("/")
def hello(req, resp):

    @api.background.task
    def sleep(s=10):
        time.sleep(s)
        print("slept!")

    sleep()
    resp.content = "processing"

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

responder ではこのように簡単にバックグラウンド処理が記述できます！
処理が終わる（10秒たつ）前にレスポンスが返ってくることから確認できると思います．

他のサンプル

GraphQL

qraphql_sample.py
import responder, graphene

api = responder.API()

class Query(graphene.ObjectType):
    hello = graphene.String(name=graphene.String(default_value="stranger"))

    def resolve_hello(self, info, name):
        return f"Hello {name}"

schema = graphene.Schema(query=Query)
view = responder.ext.GraphQLView(api=api, schema=schema)

api.add_route("/graph", view)

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

http://127.0.0.1:5042/graph にアクセスして {hello} や {hello(name: "test")}を実行してみてください．
動作が確認できると思います．
なお，Qiita: ResponderとGrapheneで１０分くらいでGraphQLサーバ作るによると，ファイル名は graphql.py にすると途中で失敗するので，他を他の名前にしましょうとのことです．

OpenAPI Schema Support & Interactive Documentation

#!/usr/bin/env python3

import responder
from marshmallow import Schema, fields

api = responder.API(title="Web Service", version="1.0", openapi="3.0.0", docs_route="/docs")


@api.schema("Pet")
class PetSchema(Schema):
    name = fields.Str()


@api.route("/")
def route(req, resp):
    """A cute furry animal endpoint.
    ---
    get:
        description: Get a random pet
        responses:
            200:
                description: A pet to be returned
                schema:
                    $ref: "#/components/schemas/Pet"
    """
    resp.media = PetSchema().dump({"name": "little orange"})

#r = api.session().get("http://;/schema.yml")
#print(r.text)

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

http://127.0.0.1:xxxx/schema.yml　にアクセスすると，下のようなファイルが得られると思います．

schema.yml
components:
  parameters: {}
  responses: {}
  schemas:
    Pet:
      properties:
        name: {type: string}
      type: object
info: {title: Web Service, version: '1.0'}
openapi: 3.0.0
paths:
  /:
    get:
      description: Get a random pet
      responses:
        200: {description: A pet to be returned, schema: $ref:  "#/components/schemas/Pet"}
tags: []

また，http://127.0.0.1:xxxx/docs にアクセスすると下のようなドキュメントが表示されるはずです．

image.png

モダンな API ドキュメントページが自動で生成されます．

Mount a WSGI App (e.g. Flask)

別のASGI / WSGIアプリをマウントできます．
ソースコードは簡単にして紹介します．

flask = Flask(__name__)
api.mount('/flask', flask)

Single-Page Web Apps

シングルページ Web アプリケーションに使用している場合は，次のようにしてルートに static/index.html を提供するようにできます．
これは index.html をすべての未定義の経路に対するデフォルトの応答にもします．
ソースコードは簡単にして紹介します．

api.add_route("/", static=True)

Reading / Writing Cookies

簡単にリクエストとレスポンスの Cookie を扱うことができます．
ソースコードは簡単にして紹介します．

>>> resp.cookies["hello"] = "world"

>>> req.cookies
{"hello": "world"}

Using Cookie-Based Sessions

Cookie ベースのセッションをサポートしています．
有効にするには， resp.session dict に追加するだけです．

resp.session['username'] = 'kennethreitz'

Responder-Session という cookie が設定されます．
この cookie は検証目的で署名されています．

セッションデータの読み込みも簡単にできます．
署名による検証を行なっているので，これは　API　から生じたと信頼されることができます．

req.session
  • __本番環境__で使用する場合は，secret_key 引数を responder.API に渡す必要があります．
api = responder.API(secret_key=os.environ['SECRET_KEY'])

サンプル:

session.py
#!/usr/bin/env python3

import responder

api = responder.API()

@api.route("/")
async def top(req, resp, *):
    print(req.session)
    resp.text = "top page!"
    resp.session['username'] = 'kennethreitz'

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

session.py を起動して http://127.0.0.1:xxxx/ にアクセス．

INFO: Started server process [89615]
INFO: Waiting for application startup.
INFO: Uvicorn running on http://127.0.0.1:xxxx (Press CTRL+C to quit)
{}
INFO: ('127.0.0.1', 63069) - "GET / HTTP/1.1" 200
{'username': 'kennethreitz'}
INFO: ('127.0.0.1', 63120) - "GET / HTTP/1.1" 200

「デベロッパー ツール」でヘッダーを確認すると Responder-Session=eyJ1c2VybmFtZSI6ICJrZW5uZXRocmVpdHoifQ==.Nsu6jUJDP4uqNZy0JLT_CqJLFqc が設定されているのが，確認できます．

Using before_request

すべてのリクエストでそのビューの実行の前に，共通のビューの実行が簡単にできます．

@api.route(before_request=True)
def prepare_response(req, resp):
    resp.headers["X-Pizza"] = "42"

これですべてのリクエストは X-Pizza ヘッダを返します．

WebSocket Support

@api.route('/ws', websocket=True)
async def websocket(ws):
    await ws.accept()
    while True:
        name = await ws.receive_text()
        await ws.send_text(f"Hello {name}!")
    await ws.close()

Using Requests Test Client

テストの簡単な例:

import myapi

@pytest.fixture
def api():
    return myapi.api

def test_response(api):
    hello = "hello, world!"

    @api.route('/some-url')
    def some_view(req, resp):
        resp.text = hello

    r = api.requests.get(url=api.url_for(some_view))
    assert r.text == hello

詳細は responder documentation: Building and Testing with Responder にあります．

HSTS (Redirect to HTTPS)

簡単の例:

api = responder.API(enable_hsts=True)

CORS

CORS (オリジン間リソース共有, Cross-Origin Resource Sharing) に関する動作も比較的簡単に設定できます．
ソースコードは簡単にして紹介します．

api = responder.API(cors=True)

cors=True で cors が有効になります．
各種設定は cors_params 引数で設定できます．

api = responder.API(
    cors=True, 
    cors_params={
        'allow_origins': ['https://example.org', 'https://www.example.org']
    }
)

以下は実際に設定できる項目です．

  • allow_origins - 許可リスト．例: ['https://example.org', 'https://www.example.org']. ['*']を使って全てを許可することもできる．
  • allow_origin_regex - 許可するための正規表現文字列． 例: 'https://.*\.example\.org'.
  • allow_methods - 許可される HTTP メソッドのリスト．デフォルトは['GET']．['*']とするとすべての標準メソッドを許可できる．
  • allow_headers - リクエストでサポートされる HTTP リクエストヘッダのリスト．デフォルトは[]．すべてのヘッダを許可するためには ['*'] とする．Accept, Accept-Language, Content-Language, および Content-Type ヘッダーは常に許可される。
  • allow_credentials - Cookieをサポートするようか指定する．デフォルトは False．
  • expose_headers - 使用可能とするレスポンスヘッダーを指定する．デフォルトは []．
  • max_age - ブラウザがCORS応答をキャッシュする最大時間を秒単位で指定する．デフォルトは 60．

Trusted Hosts

すべてのリクエストヘッダーに，allowed_hosts 属性で指定されたパターンと一致する有効なホストがあるか確認します．
これは HTTP Host Header 攻撃を防ぐために有効です．
allowed_hosts 属性で提供されたパターンのいずれとも一致しない場合は， 400 エラーが発生します．
ソースコードは簡単にして紹介します．

api = responder.API(allowed_hosts=['example.com', 'tenant.example.com'])
  • allowed_hosts - 許可するホスト名のリスト
    • デフォルトではすべてのホスト名が許可されています．
    • *.example.com などのワイルドカードがサポートされています．
    • 任意のホスト名を許可するには allowed_hosts=["*"] を使用してください．

Others

responder documentation: Feature Tour には紹介されていませんが，アップデート等により追加された機能や対応機能を紹介します．

@api.on_event(event_name)

特定のイベントで実行する関数などを登録できます。
サポートされているイベントは startup と shutdown の 2 種類です。

  • startup: プログラム実行開始時
  • shutdown: プログラム実行終了時
@api.on_event('startup')
async def open_database_connection_pool():
    ...

@api.on_event('shutdown')
async def close_database_connection_pool():
    ...

Stream (v1.3.0~)

Stream による応答がサポートされました (resp.stream)．

Cookie ディレクティブ (v1.3.0~)

resp.set_cookie から使用できます．

resp.html (v1.3.0~)

新しく html を応答する方法として resp.html が追加されました．

# resp.content = api.template('hello.html')
resp.html = api.template('hello.html')

ASGI 3 のサポート (v1.3.2~)

Middleware の追加などができます。

request.state (v1.3.2~)

req.media()

  • multipart/form-data のファイル以外のデータに対応 (v1.3.2~)

参考

Deploying Responder

responder documentation: Deploying Responder には，Docker と Heroku での Deployment の手順が紹介されています．

公式のドキュメントでは Docker の pipenv 対応のイメージを用いたやり方ですが， Docker の Python の公式イメージから pip でやる記事も公開されていました:
Qiita: DockerコンテナでPythonのWEBフレームワーク「responder」を起動する

Notes

このセクションは公式のドキュメントには直接書いてないですが，自分で調べた範囲のことをまとめます．

Background Task

api.background.task は concurrent.futures の ThreadPoolExecutor を用いてスレッドで非同期実行するように実装されています．

返り値は concurrent.futures.Future オブジェクトです．

Debug

通常，debug=True にしても autoreload になりません．
そこで，uvicorn app:api --debug などで起動しましょう (app.py の場合)．

この場合は， uvicorn が debug モードで起動するため， python のファイルを書き換えて保存した時に，自動で再読み込みが行われ，デバッグがラグに行えるようになります．

実装例

route を f-string 形式で記述できるのは違和感なく使えて良いですね．

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