手把手教你入门Tornado，Python Web开发新利器！-优快云博客

当你在知乎上浏览各种精彩问答，刷着热门话题时，有没有想过背后的技术支撑？其实，知乎的后端服务器就大量运用了 Tornado 框架。当你打开网页版知乎，使用浏览器开发者工具查看 Network 中的请求，会发现一个状态码为 101 的特殊请求，这是浏览器通过 websocket 技术与后端服务器建立长连接，用于接收服务器主动推送的通知消息，而这里的后端服务器正是基于 Tornado 搭建。

Tornado 是一个 Python 编写的强大且可扩展的 Web 服务器框架，最初由 FriendFeed 开发，在 2009 年 FriendFeed 被 Facebook 收购后，T

ornao 被开源出来，从此在 Python 社区大放异彩。除了知乎，还有很多知名公司在生产环境中使用 Tornado，像 Quora、Turntable.fm、Bit.ly 及 MyYearbook 等。

Tornado 可不只是一个普通的 Web 框架，它具备很多强大的功能。它能提供高效的非阻塞式 HTTP 服务器，每秒可以处理数以千计的连接，这都得益于其非阻塞的方式和对 epoll（在 Linux 上）或 kqueue（在 BSD 和 Mac OS X 上）的运用；它有着完备的 Web 框架功能，包括 URL 路由映射、Request 上下文、基于模板引擎的页面渲染技术等，这些都是开发 Web 应用必不可少的工具；它提供了异步 I/O 支持、超时时间处理的高效网络库，使其不仅能用于 Web 开发，还能用于爬虫应用、物联网网关、游戏服务器等后台应用开发；它还内置了对 WebSocket 的完备支持，WebSocket 是 HTML5 的一种新标准，实现了浏览器和服务器之间的双向实时通信，使得 Tornado 在实时 Web 服务开发领域占据重要地位。

二、Tornado 的优势

（一）高性能

Tornado 高性能的关键在于其非阻塞 I/O 机制。传统的 Web 框架在处理 I/O 操作（如读取数据库、发送网络请求）时，线程会被阻塞，直到操作完成，这期间线程无法处理其他请求。而 Tornado 采用非阻塞 I/O，当遇到 I/O 操作时，线程不会被阻塞，而是去处理其他请求，大大提高了并发处理能力。

在 Linux 系统中，Tornado 通过 epoll 来实现高效的 I/O 多路复用。epoll 是 Linux 内核提供的一种 I/O 事件通知机制，它可以同时监控多个文件描述符（如 socket），当有事件发生时，epoll 会迅速通知应用程序，避免了传统 select/poll 方法的低效轮询。假设你开发一个实时聊天应用，有大量用户同时在线发送消息，使用 Tornado 的非阻塞 I/O 和 epoll 机制，服务器就能轻松处理这些并发连接，确保消息能够及时送达。

与其他 Python Web 框架如 Django 和 Flask 相比，Tornado 的性能优势显著。在一个处理大量并发请求的场景中，Django 和 Flask 由于采用同步阻塞 I/O，随着并发量的增加，响应时间会迅速变长，甚至出现请求超时的情况；而 Tornado 凭借其非阻塞 I/O 和对 epoll 的运用，能保持较低的响应时间和较高的吞吐量，轻松应对高并发场景。

（二）轻量级

Tornado 的架构设计非常简洁，没有过多复杂的依赖和内置功能，这使得它非常轻量级。与 Django 相比，Django 是一个功能强大的 “大而全” 框架，内置了丰富的功能，如数据库管理、用户认证、表单处理、后台管理等，这使得 Django 项目在开发时可以快速上手，但同时也带来了较高的复杂性和资源占用。

而 Tornado 则专注于提供核心的 Web 框架功能和高性能的异步 I/O 支持，开发者可以根据项目需求自由选择和集成第三方库。例如，在选择数据库访问库时，Tornado 没有强制要求使用特定的库，开发者可以根据项目需求选择 Tornado - MySQL、SQLAlchemy 等。这种轻量级的设计使得 Tornado 在开发小型项目或对性能和资源占用要求较高的项目时，具有很大的优势，能够减少开发的复杂性，提高开发效率，同时降低服务器的资源消耗。

（三）异步编程支持

异步编程是一种允许程序在执行 I/O 操作时不阻塞主线程的编程模式，它能显著提升程序在处理大量 I/O 操作时的执行效率。在传统的同步编程中，当一个函数执行 I/O 操作（如读取文件、网络请求）时，线程会被阻塞，直到 I/O 操作完成，这期间线程无法执行其他任务。而异步编程中，当遇到 I/O 操作时，函数会立即返回，主线程可以继续执行其他任务，当 I/O 操作完成后，通过回调函数、Future 对象或协程等方式通知程序继续处理后续逻辑。

Tornado 对异步编程提供了强大的支持。在 Tornado 中，可以使用 @gen.coroutine 装饰器和 yield 关键字来定义异步函数。例如，在处理一个 HTTP 请求时，如果需要获取其他服务器的数据，使用异步编程可以这样实现：

from tornado import gen

from tornado.httpclient import AsyncHTTPClient

@gen.coroutine

def fetch_data():

http_client = AsyncHTTPClient()

response = yield http_client.fetch("http://example.com/data")

data = response.body

raise gen.Return(data)

在这个例子中，fetch方法是一个异步操作，yield关键字会暂停fetch_data函数的执行，直到fetch操作完成，期间 Tornado 的 I/O 循环可以处理其他请求。当fetch操作完成后，fetch_data函数会继续执行，获取响应数据并返回。这种异步机制使得 Tornado 在处理高并发的 I/O 密集型任务时，能够充分利用系统资源，提高程序的整体性能。

三、环境搭建

在开始使用 Tornado 进行 Web 开发之前，需要先搭建好开发环境，主要包括安装 Python 和 Tornado 框架。

（一）安装 Python

Tornado 是基于 Python 开发的，所以首先需要安装 Python。Python 官方网站提供了不同操作系统下的安装包，你可以根据自己的操作系统选择对应的版本进行下载。

Windows 系统：

1. 打开浏览器，访问 Python 官方下载页面（https://www.pyt hon .org/do wnloa ds/wi ndows /）。d在下载页面中，找到适合你系统的 Python 安装包，通常 64 位系统选择 “Windows x86-64 executable installer”，32 位系统选择 “Windows x86 executable installer” 。

1. 下载完成后，双击安装包开始安装。在安装向导界面，务必勾选 “Add Python to PATH” 选项，这样可以自动将 Python 添加到系统环境变量中，方便后续在命令行中使用 Python 命令。如果没有勾选该选项，也可以在安装完成后手动配置环境变量，具体步骤为：右键点击 “此电脑”，选择 “属性”，在弹出的窗口中点击 “高级系统设置”，然后点击 “环境变量” 按钮，在 “系统变量” 中找到 “Path” 变量，点击 “编辑”，在弹出的编辑环境变量窗口中点击 “新建”，将 Python 的安装路径（例如 C:\Python310）和 Python 安装路径下的 Scripts 文件夹路径（例如 C:\Python310\Scripts）添加进去，点击 “确定” 保存设置。