深入理解Python的Tornado Web框架詳情 - python,tornado,web 小小張説故事動態日志

一、Tornado簡介

Tornado是一個使用Python編寫的高效、非阻塞的web服務器軟件和網絡庫。它被設計用於處理數以千計的併發連接，這是由於其非阻塞的I/O處理方式。Tornado最初是由FriendFeed開發的，這是一個社交聚合服務，後來被Facebook收購。Tornado通常被用於實時Web服務，需要處理大量長連接的情況。

二、安裝和Hello World示例

首先，我們需要在Python環境中安裝Tornado。在命令行中輸入以下指令即可：

pip install tornado

安裝完成後，我們可以編寫一個最基本的Tornado應用，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()

上述代碼定義了一個簡單的HTTP服務器，對於根URL("/")的GET請求，返回"Hello, world"。然後，我們在本地的8888端口上啓動了這個服務器。

三、路由和請求處理

在Tornado中，每個HTTP請求都由一個RequestHandler子類進行處理。這個子類需要定義一個對應於HTTP方法（如GET或POST）的方法。在上述的Hello World示例中，我們定義了一個get()方法來響應GET請求。

每個RequestHandler子類都關聯一個URL模式，這個模式由Application的路由配置決定。例如，以下代碼將URL模式"/user"關聯到了UserHandler：

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

這意味着，對於URL"/user"的請求，將由UserHandler進行處理。

四、模板和UI

Tornado包含一個強大的模板語言，使得生成動態HTML變得簡單。在Tornado模板中，我們可以使用Python表達式，也可以使用控制流語句如for循環和if條件。

以下是一個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>

在這個模板中，{{ title }}和{{ escape(item) }}是Python表達式，它們將被相應的值替換。{% for item in items %}和{% end %}則構成了一個for循環，用於生成一個列表。

五、異步和非阻塞I/O

Tornado的一個重要特點是其支持異步和非阻塞I/O。這使得Tornado可以在單個線程中處理數千個併發連接，從而有效地處理高負載的實時Web服務。

在Tornado中，我們可以使用@tornado.gen.coroutine裝飾器和yield關鍵字編寫異步操作，使得這些操作看起來像同步操作一樣。例如，以下代碼使用了Tornado的AsyncHTTPClient進行異步HTTP請求：

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)

上述代碼中，http_client.fetch()是一個異步操作，它將立即返回一個Future對象。yield關鍵字將暫停當前的協程，直到這個Future對象完成。在Future完成後，yield表達式的值將是Future的結果，即HTTP響應。

六、WebSockets和實時服務

Tornado支持WebSockets，這是一個在單個TCP連接上提供全雙工通信的協議。這使得Tornado可以很好地支持實時Web服務。

在Tornado中，我們可以通過繼承WebSocketHandler類並重寫其方法來實現一個WebSocket服務。例如，以下代碼實現了一個簡單的回顯WebSocket服務：

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")