Tornado框架1(认识Tornado)

本文对比了Django与Tornado,强调Tornado的高性能和异步特性。介绍了Tornado的基础,包括tornado.web和tornado.ioloop模块,以及如何安装和运行Hello World程序。还探讨了HTTP服务器、多进程、全局参数选项tornado.options及其使用方法。

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1.Django和Tornado的对比

Tornado与Django对比


Django走大而全的方向,注重的是高效开发,最出名的就是其全自动化的管理后台
特点:
session功能
后台管理
ORM


Tornado走的是少而精的方向,注重的是性能优越,最出名的就是异步非阻塞的设计方式
特点:
HTTP服务器
异步编程
WebSockets


Tornado本身就是个服务器也是一个框架,能够有效的解决高并发的问题

2.初识Tornado

2.1安装

$ pip install tornado
手动安装

下载安装包tornado-4.3.tar.gz(https://pypi.python.org/packages/source/t/tornado/tornado-4.3.tar.gz

$ tar xvzf tornado-4.3.tar.gz
$ cd tornado-4.3
$ python setup.py build
$ sudo python setup.py install


2.2 Hello world

新建文件hello.py,代码如下:

# coding:utf-8

import tornado.web
import tornado.ioloop

class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    """主路由处理类"""
    def get(self):
        """对应http的get请求方式"""
        self.write("Hello World!")

if __name__ == "__main__":
    app = tornado.web.Application([
        (r"/", IndexHandler),
    ])
    app.listen(8000)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

执行如下命令,开启tornado:

$ python hello.py

打开浏览器,输入网址1270.0.1:8000(或localhost:8000),查看效果



代码详解

1. tornado.web

tornado的基础web框架模块

  • RequestHandler

    封装了对应一个请求的所有信息和方法,write(响应信息)就是写响应信息的一个方法;对应每一种http请求方式(get、post等),把对应的处理逻辑写进同名的成员方法中(如对应get请求方式,就将对应的处理逻辑写在get()方法中),当没有对应请求方式的成员方法时,会返回“405: Method Not Allowed”错误。

    我们将代码中定义的get()方法更改为post()后,再用浏览器重新访问(浏览器地址栏中输入网址访问的方式为get请求方式),演示如下:

      # coding:utf-8
    
      import tornado.web
      import tornado.ioloop
    
      class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
          """主路由处理类"""
          def post(self):  # 我们修改了这里
              """对应http的post请求方式"""
              self.write("Hello World!")
    
      if __name__ == "__main__":
          app = tornado.web.Application([
              (r"/", IndexHandler),
          ])
          app.listen(8000)
          tornado.ioloop.IOLoop.current().start()
    


  • Application

    Tornado Web框架的核心应用类,是与服务器对接的接口,里面保存了路由信息表,其初始化接收的第一个参数就是一个路由信息映射元组的列表;其listen(端口)方法用来创建一个http服务器实例,并绑定到给定端口(注意:此时服务器并未开启监听)。

2. tornado.ioloop

tornado的核心io循环模块,封装了Linux的epoll和BSD的kqueue,tornado高性能的基石。 以Linux的epoll为例,其原理如下图:


  • IOLoop.current()

    返回当前线程的IOLoop实例。

  • IOLoop.start()

    启动IOLoop实例的I/O循环,同时服务器监听被打开。

总结Tornado Web程序编程思路

  1. 创建web应用实例对象,第一个初始化参数为路由映射列表。
  2. 定义实现路由映射列表中的handler类。
  3. 创建服务器实例,绑定服务器端口。
  4. 启动当前线程的IOLoop。


2.2 httpserver

现在我们修改上一示例代码如下:

# coding:utf-8

import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver # 新引入httpserver模块

class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    """主路由处理类"""
    def get(self):
        """对应http的get请求方式"""
        self.write("Hello World!")

if __name__ == "__main__":
    app = tornado.web.Application([
        (r"/", IndexHandler),
    ])
    # ------------------------------
    # 我们修改这个部分
    # app.listen(8000)
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app) 
    http_server.listen(8000)
    # ------------------------------
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

在这一修改版本中,我们引入了tornado.httpserver模块,顾名思义,它就是tornado的HTTP服务器实现。

我们创建了一个HTTP服务器实例http_server,因为服务器要服务于我们刚刚建立的web应用,将接收到的客户端请求通过web应用中的路由映射表引导到对应的handler中,所以在构建http_server对象的时候需要传出web应用对象app。http_server.listen(8000)将服务器绑定到8000端口。

实际上一版代码中app.listen(8000)正是对这一过程的简写。

我们刚刚实现的都是单进程,可以通过命令来查看:

$ ps -ef | grep hello.py

我们也可与一次启动多个进程,修改上面的代码如下:

# coding:utf-8

import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver 

class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    """主路由处理类"""
    def get(self):
        """对应http的get请求方式"""
        self.write("Hello World!")

if __name__ == "__main__":
    app = tornado.web.Application([
        (r"/", IndexHandler),
    ])
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app) 
    # -----------修改----------------
    http_server.bind(8000)
    http_server.start(0)
    # ------------------------------
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()
http_server.bind(port)方法是将服务器绑定到指定端口

http_server.start(num_processes=1)方法指定开启几个进程,参数num_processes默认值为1,即默认仅开启一个进程;如果num_processes为None或者<=0,则自动根据机器硬件的cpu核芯数创建同等数目的子进程;如果num_processes>0,则创建num_processes个子进程

我们在前面写的http_server.listen(8000)实际上就等同于:

http_server.bind(8000)
http_server.start(1)

说明

1.关于app.listen()

app.listen()这个方法只能在单进程模式中使用

对于app.listen()与手动创建HTTPServer实例

http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app) 
http_server.listen(8000)

这两种方式,建议大家先使用后者即创建HTTPServer实例的方式,因为其对于理解tornado web应用工作流程的完整性有帮助,便于大家记忆tornado开发的模块组成和程序结构;在熟练使用后,可以改为简写

2.关于多进程

虽然tornado给我们提供了一次开启多个进程的方法,但是由于:

  • 每个子进程都会从父进程中复制一份IOLoop实例,如过在创建子进程前我们的代码动了IOLoop实例,那么会影响到每一个子进程,势必会干扰到子进程IOLoop的工作;
  • 所有进程是由一个命令一次开启的,也就无法做到在不停服务的情况下更新代码;
  • 所有进程共享同一个端口,想要分别单独监控每一个进程就很困难。

不建议使用这种多进程的方式,而是手动开启多个进程,并且绑定不同的端口


2.3 options

在前面的示例中我们都是将服务端口的参数写死在程序中,很不灵活。

tornado为我们提供了一个便捷的工具,tornado.options模块——全局参数定义、存储、转换

tornado.options.define()

用来定义options选项变量的方法,定义的变量可以在全局的tornado.options.options中获取使用,传入参数:

  • name 选项变量名,须保证全局唯一性,否则会报“Option 'xxx' already defined in ...”的错误;
  • default 选项变量的默认值,如不传默认为None;
  • type 选项变量的类型,从命令行或配置文件导入参数的时候tornado会根据这个类型转换输入的值,转换不成功时会报错,可以是str、float、int、datetime、timedelta中的某个,若未设置则根据default的值自动推断,若default也未设置,那么不再进行转换。可以通过利用设置type类型字段来过滤不正确的输入。
  • multiple 选项变量的值是否可以为多个,布尔类型,默认值为False,如果multiple为True,那么设置选项变量时值与值之间用英文逗号分隔,而选项变量则是一个list列表(若默认值和输入均未设置,则为空列表[])。
  • help 选项变量的帮助提示信息,在命令行启动tornado时,通过加入命令行参数 --help 可以查看所有选项变量的信息(注意,代码中需要加入tornado.options.parse_command_line())。

tornado.options.options

全局的options对象,所有定义的选项变量都会作为该对象的属性。

转换命令行参数,并将转换后的值对应的设置到全局options对象相关属性上。追加命令行参数的方式是--myoption=myvalue

新建opt.py,我们用代码来看一下如何使用:

# coding:utf-8

import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import tornado.options # 新导入的options模块

tornado.options.define("port", default=8000, type=int, help="run server on the given port.") # 定义服务器监听端口选项
tornado.options.define("xiaoming", default=[], type=str, multiple=True, help=" subjects.") # 无意义,演示多值情况

class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    """主路由处理类"""
    def get(self):
        """对应http的get请求方式"""
        self.write("Hello World!")

if __name__ == "__main__":
    tornado.options.parse_command_line()
    print tornado.options.options.xiaoming # 输出多值选项
    app = tornado.web.Application([
        (r"/", IndexHandler),
    ])
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    http_server.listen(tornado.options.options.port)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()


执行如下命令开启程序:

$ python opt.py --port=9000 --xiaoming=python,c++,java,php,ios

tornado.options.parse_config_file(path)

从配置文件导入option,配置文件中的选项格式如下:

myoption = "myvalue"
myotheroption = "myothervalue"

我们用代码来看一下如何使用,新建配置文件config,注意字符串和列表按照python的语法格式:

port = 8000
xiaoming = ["python","c++","java","php","ios"]

修改opt.py文件:

# coding:utf-8

import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import tornado.options # 新导入的options模块

tornado.options.define("port", default=8000, type=int, help="run server on the given port.") # 定义服务器监听端口选项
tornado.options.define("xiaoming", default=[], type=str, multiple=True, help=" subjects.") # 无意义,演示多值情况

class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    """主路由处理类"""
    def get(self):
        """对应http的get请求方式"""
        self.write("Hello World!")

if __name__ == "__main__":
    tornado.options.parse_config_file("./config") # 仅仅修改了此处
    print tornado.options.options.itcast # 输出多值选项
    app = tornado.web.Application([
        (r"/", IndexHandler),
    ])
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    http_server.listen(tornado.options.options.port)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

说明:

1.日志

当我们在代码中调用parse_command_line()或者parse_config_file()的方法时,tornado会默认为我们配置标准logging模块,即默认开启了日志功能,并向标准输出(屏幕)打印日志信息。

如果想关闭tornado默认的日志功能,可以在命令行中添加--logging=none 或者在代码中执行如下操作:

from tornado.options import options, parse_command_line
options.logging = None
parse_command_line()

2.配置文件

我们看到在使用prase_config_file()的时候,配置文件的书写格式仍需要按照python的语法要求,其优势是可以直接将配置文件的参数转换设置到全局对象tornado.options.options中;然而,其不方便的地方在于需要在代码中调用tornado.options.define()来定义选项,而且不支持字典类型,故而在实际应用中大都不使用这种方法。

在使用配置文件的时候,通常会新建一个python文件(如config.py),然后在里面直接定义python类型的变量(可以是字典类型);在需要配置文件参数的地方,将config.py作为模块导入,并使用其中的变量参数。

如config.py文件:

# conding:utf-8

# Redis配置
redis_options = {
    'redis_host':'127.0.0.1',
    'redis_port':6379,
    'redis_pass':'',
}

# Tornado app配置
settings = {
    'template_path': os.path.join(os.path.dirname(__file__), 'templates'),
    'static_path': os.path.join(os.path.dirname(__file__), 'statics'),
    'cookie_secret':'0Q1AKOKTQHqaa+N80XhYW7KCGskOUE2snCW06UIxXgI=',
    'xsrf_cookies':False,
    'login_url':'/login',
    'debug':True,
}

# 日志
log_path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), 'logs/log')

使用config.py的模块中导入config,如下:

# conding:utf-8

import tornado.web
import config

if __name__ = "__main__":
    app = tornado.web.Application([], **config.settings)
...


通过学习达到的目标:

  1. 尝试解释清Tornado利用epoll机制实现支持高并发的原因。

  2. 能够不参考课件熟练默写出Tornado的基本代码案例。


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