深入理解Python的Tornado Web框架

一、Tornado简介

Tornado是一个使用Python编写的高效、非阻塞的web服务器软件和网络库。它被设计用于处理数以千计的并发连接,这是由于其非阻塞的I/O处理方式。Tornado最初是由FriendFeed开发的,这是一个社交聚合服务,后来被Facebook收购。Tornado通常被用于实时Web服务,需要处理大量长连接的情况。

二、安装和Hello World示例

首先,我们需要在Python环境中安装Tornado。在命令行中输入以下指令即可:

pip install tornado

安装完成后,我们可以编写一个最基本的Tornado应用,即Hello World:

import tornado.ioloop
import tornado.web
class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
 def get(self):
 self.write("Hello, world")
def make_app():
 return tornado.web.Application([
 (r"/", MainHandler),
 ])
if __name__ == "__main__":
 app = make_app()
 app.listen(8888)
 tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

上述代码定义了一个简单的HTTP服务器,对于根URL("/")的GET请求,返回"Hello, world"。然后,我们在本地的8888端口上启动了这个服务器。

三、路由和请求处理

在Tornado中,每个HTTP请求都由一个RequestHandler子类进行处理。这个子类需要定义一个对应于HTTP方法(如GET或POST)的方法。在上述的Hello World示例中,我们定义了一个get()方法来响应GET请求。

每个RequestHandler子类都关联一个URL模式,这个模式由Application的路由配置决定。例如,以下代码将URL模式"/user"关联到了UserHandler

def make_app():
 return tornado.web.Application([
 (r"/user", UserHandler),
 ])

这意味着,对于URL"/user"的请求,将由UserHandler进行处理。

四、模板和UI

Tornado包含一个强大的模板语言,使得生成动态HTML变得简单。在Tornado模板中,我们可以使用Python表达式,也可以使用控制流语句如for循环和if条件。

以下是一个Tornado模板的例子:

<html>
 <head>
 <title>{{ title }}</title>
 </head>
 <body>
 <ul>
 {% for item in items %}
 <li>{{ escape(item) }}</li>
 {% end %}
 </ul>
 </body>
</html>

在这个模板中,{{ title }}{{ escape(item) }}是Python表达式,它们将被相应的值替换。{% for item in items %}{% end %}则构成了一个for循环,用于生成一个列表。

五、异步和非阻塞I/O

Tornado的一个重要特点是其支持异步和非阻塞I/O。这使得Tornado可以在单个线程中处理数千个并发连接,从而有效地处理高负载的实时Web服务。

在Tornado中,我们可以使用@tornado.gen.coroutine装饰器和yield关键字编写异步操作,使得这些操作看起来像同步操作一样。例如,以下代码使用了Tornado的AsyncHTTPClient进行异步HTTP请求:

from tornado.httpclient import AsyncHTTPClient
from tornado import gen
class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
 @gen.coroutine
 def get(self):
 http_client = AsyncHTTPClient()
 response = yield http_client.fetch("http://example.com")
 self.write(response.body)

上述代码中,http_client.fetch()是一个异步操作,它将立即返回一个Future对象。yield关键字将暂停当前的协程,直到这个Future对象完成。在Future完成后,yield表达式的值将是Future的结果,即HTTP响应。

六、WebSockets和实时服务

Tornado支持WebSockets,这是一个在单个TCP连接上提供全双工通信的协议。这使得Tornado可以很好地支持实时Web服务。

在Tornado中,我们可以通过继承WebSocketHandler类并重写其方法来实现一个WebSocket服务。例如,以下代码实现了一个简单的回显WebSocket服务:

class EchoWebSocket(tornado.websocket.WebSocketHandler):
 def open(self):
 print("WebSocket opened")
 def on_message(self, message):
 self.write_message("You said: " + message)
 def on_close(self):
 print("WebSocket closed")

七、结论

Tornado是一个强大的Web框架和网络库,它支持异步和非阻塞I/O,支持WebSockets,包含一个模板语言,并提供了对许多HTTP功能的低级别访问。无论您是在构建一个实时Web服务,还是在寻找一个能处理高负载的Web框架,Tornado都是一个值得考虑的选择。

作者:小小张说故事原文地址:https://segmentfault.com/a/1190000043842556

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