Tornado 框架

介绍

Tornado 是一个Python Web框架和异步网络库，起初由FriendFeed开发。通过使用非阻塞网络I/O，Tornado可以支撑上万级的连接，处理长连接、WebSockets和其他需要与每个用户保持长久连接的应用。

• 推荐1: 英文官网
• 推荐2: 中文文档

概述

说明

Tornado是使用Python编写的一个强大的、可扩展的Web服务器。它在处理庞大的网络流量时表现得足够强健，同时在创建和编写时有着足够的轻量级，并能够被用在大量的应用和工具中。

Tornado起初是由FriendFeed开发的网络服务框架，当FriendFeed被Facebook收购后得以开源。Tornado在设计之初就考虑到了性能因素，旨在解决C10K问题，这样的设计使得其成为一个拥有高性能的框架。此外，它还具有处理安全性、用户验证、社交网络以及与外部服务（如数据库和网站API）进行异步交互的特性。

C10K问题指的是优化网络套接字来处理客户端的请求时产生的问题。之所以被称为 C10K，是为了描述并发地处理 10k 数量级的连接数。

Tornado 大体上可以被分为 4 个主要部分：

• Web框架，包括创建Web应用的RequestHandler类，还有很多其他支持的类。
• HTTP (HTTPServer 和 AsyncHTTPClient) 的客户端和服务端实现。
• 异步网络库 (IOLoop 和 IOStream)， 为 HTTP 组件提供构建模块，也可以用来实现其他协议。
• 协程库 (tornado.gen)，允许以比链式回调更直接的方式编写异步代码。

安装 Tornado

注意

这里演示的 tornado 使用的版本是: 5.0.2

$ pip install tornado==5.0.2

第一个 Tornado 程序

from tornado import ioloop, web

# 请求处理器
class MainHandler(web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write('Hello world!')


# 创建应用
def make_app():
    return web.Application([
            (r"/", MainHandler),    # 设置路由 和 路由对应的处理器
        ]
    )


if __name__ == '__main__':
    app = make_app()    # 获取 web 应用实例
    app.listen(8888)    # 绑定监听端口
    print('server is running at http://localhost:8888/')
    ioloop.IOLoop.current().start()     # 开始事件循环: 启动服务

HTTP 方法

介绍

Tornado 框架提供了常见的 HTTP 方法，封装在 RequestHandler 类当中，当我们在编写对应处理器时，就可以重写这些方法来响应不同的请求。只要匹配对应的路由进入对应的处理器，处理器内部会自动根据请求方式分发给对应的请求函数去响应。

Tornado 提供的 HTTP 方法如下：

• RequestHandler.options(*args, **kwargs)
• RequestHandler.head(*args, **kwargs)
• RequestHandler.get(*args, **kwargs)
• RequestHandler.post(*args, **kwargs)
• RequestHandler.delete(*args, **kwargs)
• RequestHandler.put(*args, **kwargs)
• RequestHandler.patch(*args, **kwargs)

示例

from tornado import ioloop, web
import os


class MainHandler(web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write('Hello world!')

# 处理不同的请求
class LoginHandler(web.RequestHandler):
    # GET 请求
    def get(self):
        self.write("this is login page!")

    # POST 请求
    def post(self):
        username = self.get_argument('username', '')
        password = self.get_argument('password', '')
        self.write(f'{username} {password}')


def make_app():
    return web.Application([
        (r"/", MainHandler),
        ('/login', LoginHandler)
    ],
    )


if __name__ == '__main__':
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print('server running at http://localhost:8888/')
    ioloop.IOLoop.current().start()


# 浏览器直接访问, 走 GET 请求: http://127.0.0.1:8888/login
# cmd 中通过这个命令也可以发起一个POST请求：
#        curl -d "username=mrsoft&password=123456" http://127.0.0.1:8888/login

模板、静态资源

说明

Flask 和 Django框架有模板，Tornado自身也提供了一个轻量级、快速切灵活地模板语言在 tornado.template 模块中。使用模板可以简化 web 页面，并且提高代码的可读性。

• 在 Application 中可以设置如下参数:
  • handlers=[(r'/', SomeHandler), ...], 设置路由和对应的处理器
  • debug=True, 开启调试模式
  • template_path="xxx", 设置模板路径
  • static_path="xxx", 设置静态资源路径

设置了模板路径之后，就可以通过 self.render('xxx.html') 方法来渲染模板了，返回的 xxx.html 就是 template目录 下的模板文件。

设置了静态资源路径之后，就可以在模板文件中通过 <script src="{\{ static_url('index.js') \}}"></script> 这样的语法来引用 static目录 下的静态资源了，最终页面返回给前端渲染出来的路径是 /static/index.js 。(上面的 \ 用来转义 vue 语法，不然被默认为双花括号为插值语法了)

模板语法

介绍

Tornado的模板语法和 flask 的 jinja2 模板语法相似，拥有控制语句和表达式。

• 控制语句被包在 {% 和 %} 中间, 例如 {% if len(items) > 2 %} {% endif %}, 其中 items 通过 RequestHandler 的处理方法中的 self.render('xx.html', items=[]) 这种方式传递给模板。

• 表达式被包在 {\{ 和 \}} 之间, 例如 {\{ items[0] \}}

• 模板中可以使用的内置对象

详情参见: 戳我看官方说明

异步与协程

阻塞

概念

程序未得到所需计算资源时被挂起的状态称之为阻塞。

程序在等待某个操作完成期间，自身无法继续干别的事情，则称该程序在该操作上是阻塞的。常见的阻塞形式有网络 I/O 阻塞、磁盘 I/O 阻塞、用户输入阻塞等。

阻塞是无处不在的，包括CPU切换上下文时，所有的进程都无法真正干事情，它们也会被阻塞。

非阻塞

概念

程序在等待某操作过程中，自身不被阻塞，可以继续运行干别的事情，则称该程序在该操作上是非阻塞的。

非阻塞并不是在任何程序级别、任何情况下都可以存在的。仅当程序封装的级别可以囊括独立的子程序单元时，它才可能存在非阻塞状态。非阻塞的存在是因为阻塞的存在，正因为某个操作阻塞导致的耗时和效率低下，我们才要把它变成非阻塞的。