PythonWEB框架之Tornado

前言

Tornado（龙卷风）和Django一样是Python中比较主流的web框架，Tornado 和现在的主流 Web 服务器框架也有着明显的区别：Tornado自带socket，并且实现了异步非阻塞并对WebSocket协议天然支持；

一、Tornado框架的基本组成

Tonado由路由系统、视图、模板语言4大部分组成，如果习惯了使用Django你会感觉它功能单薄，但是只有这样才能足够轻量，如果用到什么功能就自己去GitHub上找现成的插件，或者自实现；以下将对这些基本组件进行逐一介绍。

Django功能概览：socket:有 中间件：无（使用Python的wsgiref模块）路由系统：有视图函数：有ORM操作：有模板语言：有simple_tag:有cokies：有session：有csrf:有xss:有其他：缓存、信号、Form组件、ModelFormm、Admintornado功能概览:socket:有（异步非阻塞、支持WebScoket）路由系统：有视图函数：有静态文件：有ORM操作：无模板语言：有simple_tag:有，uimethod,uimodulecokies：有session：无csrf:有xss:有其他：无

二、Tornado自带功能

1、Tornado执行流程

#准备安装Tornado: pip install tornadoimport tornado.ioloop
import tornado.webclass MainHandler(tornado.web.RequestHandler): #注意继承RequestHandler 而不是redirectHandlerdef get(self):self.write('hellow ,world')application=tornado.web.Application([(r'/index/',MainHandler) #路由])if __name__ == '__main__':application.listen(8888)                  #创建1个socket对象tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()  #conn,addr=socket.accept()进入监听状态

第一步：执行脚本，监听 8888 端口

第二步：浏览器客户端访问 /index --> http://127.0.0.1:8888/index/

第三步：服务器接受请求，并交由对应的类处理该请求

第四步：类接受到请求之后，根据请求方式（post / get / delete ...）的不同调用并执行相应的方法

第五步：方法返回值的字符串内容发送浏览器

配置文件：

setings={
'template_path':'templates',#配置模板路径
'static_path':'static',     #配置静态文件存放的路径
'static_url_prefix':'/zhanggen/', #在模板中引用静态文件路径时使用的别名 注意是模板引用时的别名
"xsrf_cookies": True,               #使用xsrf认证'cookie_secret' :'xsseffekrjewkhwy'#cokies加密时使用的盐
}
application=tornado.web.Application([(r'/login/',LoginHandler) ,#参数1 路由系统(r'/index/',IndexHandler) ,#参数1 路由系统],**setings                  #参数2 配置文件)

2、路由系统

2.1、动态路由（url传参数）

app=tornado.web.Application([(r'^/index/$',MainHandler),(r'^/index/(\d+)$',MainHandler), #url传参]
)

2.2、域名匹配

#支持域名匹配  www.zhanggen.com:8888/index/333333
app.add_handlers('www.zhanggen.com',[(r'^/index/$', MainHandler),(r'^/index/(\d+)$', MainHandler),
])

2.3、反向生成url

app.add_handlers('www.zhanggen.com',[(r'^/index/$', MainHandler,{},"name1"), #反向生成url(r'^/index/(\d+)$', MainHandler,{},"name2"),
])

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):def get(self,*args,**kwargs):url1=self.application.reverse_url('name1')url2 = self.application.reverse_url('name2', 666)print(url1,url2)self.write('hello word')

3、视图

tornado的视图才有CBV模式，url匹配成功之后先视图执行顺序为 initialize 、prepare、get/post/put/delete、finish；

import tornado.ioloop
import tornado.web
class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):def initialize(self): #1print()def prepare(self):passdef get(self,*args,**kwargs):self.write('hello word')def post(self, *args, **kwargs):passdef finish(self, chunk=None):passsuper(self,MainHandler).finish()

3.1、请求相关

self.get_body_argument('user') ：获取POST请求携带的参数

self.get_body_arguments('user_list') ：获取POST请求参数列表（如chebox标签和select多选）

self.request.body.decode('utf-8')：获取json数据

self.get_query_argument('user') ：获取GET请求携带的参数

self.get_query_arguments('user_list') ：获取GET请求参数列表（如chebox标签和select多选）

self.get_argument('user') :获取GET和POST请求携带的参数

self.get_arguments('user_list')：获取GET和POST请求参数列表（如chebox标签和select多选）

注：以上取值方式如果取不到值就会报错，可以设置取不到值就取None；（例如 self.get_argument('user'，None)）

3.2、响应相关

self.write() ：响应字符串

self.render()：响应页面

self.redirect():页面跳转

4、模板语言

tornado的模板语言和Python语法一致

View Code

4.1、登录页面

#准备安装Tornado: pip install tornadoimport tornado.ioloop
import tornado.webclass LoginHandler(tornado.web.RequestHandler): #注意继承RequestHandler 而不是redirectHandlerdef get(self):self.render('login.html')setings={
'template_path':'templates',#配置模板路径
'static_path':'static',     #配置静态文件存放的路径
'static_url_prefix':'/zhanggen/' #在模板中引用静态文件路径时使用的别名 注意是模板引用时的别名
}
application=tornado.web.Application([(r'/login/',LoginHandler) #参数1 路由系统],**setings                  #参数2 配置文件)if __name__ == '__main__':application.listen(8888)                  #创建1个socket对象tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()  #conn,addr=socket.accept()进入监听状态

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><link rel="stylesheet" href="/zhanggen/dist/css/bootstrap.css"><title>Title</title>
</head>
<body>
<div class="container"><div class="row"><div class="col-md-5 col-md-offset-3"><form method="post" ><div class="form-group"><label for="exampleInputEmail1">用户名</label><input type="email" class="form-control" id="exampleInputEmail1" placeholder="用户名"></div><div class="form-group"><label for="exampleInputPassword1">密码</label><input type="password" class="form-control" id="exampleInputPassword1" placeholder="密码"></div><button type="submit" class="btn btn-default">提交</button></form></div></div>
</div>
</body>
</html>

4.2、引入静态文件

<link rel="stylesheet" href="/zhanggen/coment.css">

<link rel="stylesheet" href='{{static_url("dist/css/bootstrap.css") }}'>

通过static_url()方法引入静态文件的好处：

1、使用static_url()可以不用考虑静态文件修改之后造成引用失效的情况；

2、还会生成静态文件url会有一个v=...的参数，这是tornado根据静态文件MD5之后的值，如果后台的静态文件修改，这个值就会变化，前端就会重新向后台请求静态文件，保证页面实时更新，不引用浏览器缓存；

4.3、上下文对象

如果模板语言中声明了变量，上下文对象必须对应传值，如果没有就设置为空，否则会报错；

self.render('login.html',**{'erro_msg':'' }) #模板中声明了变量，视图必须传值，如果没有就设置为空；

5、xsrf_tocken认证

setings={
'template_path':'templates',#配置模板路径
'static_path':'static',     #配置静态文件存放的路径
'static_url_prefix':'/zhanggen/', #在模板中引用静态文件路径时使用的别名 注意是模板引用时的别名
"xsrf_cookies": True,           #使用xsrf认证
}

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><link rel="stylesheet" href='{{static_url("dist/css/bootstrap.css") }}'><title>Title</title>
</head>
<body>
<div class="container"><div class="row"><div class="col-md-5 col-md-offset-3"><form method="post" >{%raw xsrf_form_html() %}<div class="form-group"><input type="text" class="form-control" placeholder="用户名" name="user"></div><div class="form-group"><input type="password" class="form-control" placeholder="密码" name="pwd"></div><button type="submit" class="btn btn-default">提交</button></form></div></div>
</div>
</body>
</html>

6、cokies

Tornado不自带session，但是包含cookies；

6.1、cookies

设置cokies

  user=self.get_cookie('username')if user:v=time.time()+10self.set_cookie('username', user, expires=v)

获取cokies

self.get_cookie('username')

设置在用户不断刷新页面的情况，cookies不过期；

import tornado.ioloop
import tornado.web
import time
class SeedListHandler(tornado.web.RequestHandler):def initialize(self):user=self.get_cookie('username')if user:v=time.time()+10self.set_cookie('username', user, expires=v)

6.2、Tornado加密cokies

配置加密规则使用的字符串

setings={'template_path':'templates','static_path': 'static','static_url_prefix':'/zhanggen/', #配置文件别名必须以/开头以/结尾'cookie_secret':'sssseertdfcvcvd'#配置加密cookie使用得加密字符串}

设置加密的cokies

self.set_secure_cookie('username',user,expires=v)

获取加密的cokies

self.get_secure_cookie('username')

设置在用户不断刷新页面的情况，SecureCookies不过期；

import tornado.ioloop
import tornado.web
import time
class SeedListHandler(tornado.web.RequestHandler):def initialize(self):user=self.get_secure_cookie('username')if user:v=time.time()+10self.set_secure_cookie('username', user, expires=v)  #设置加密cookies

6.3、@authenticated 装饰器

执行 self.curent_user，有值就登录用户，无就去执行get_curent_user方法，get_curent_user没有返回用户信息，会记录当前url更加配置文件跳转到登录页面；

配置认证失败跳转的url

setings={'template_path':'templates','static_path': 'static','static_url_prefix':'/zhanggen/', #配置文件别名必须以/开头以/结尾'cookie_secret':'sssseertdfcvcvd',#配置加密cookie使用得加密字符串'login_url':'/login/'              #@authenticated 验证失败跳转的url}

视图

import tornado.ioloop
import tornado.web
import time
from tornado.web import authenticated
class SeedListHandler(tornado.web.RequestHandler):def initialize(self):user=self.get_secure_cookie('username')if user:v=time.time()+10self.set_secure_cookie('username', user, expires=v)  #设置加密cookiesdef get_current_user(self):return self.get_secure_cookie('username')@authenticated #执行 self.curent_user，有值就登录用户，无就去执行get_curent_user方法def get(self, *args, **kwargs):self.write('种子列表')

 if user == 'zhanggen' and pwd=='123.com':v = time.time() + 10self.set_secure_cookie('username',user,expires=v)net_url=self.get_query_argument ('next',None)if not net_url:net_url='/index/'self.redirect(net_url)return

三、Tornado特色功能

Tornado有2大特色：原生支持WebSocket协议、异步非阻塞的Web框架

1、WebSocket协议

HTTP和WebSocket协议都是基于TCP协议的，不同于HTTP协议的是WebSocket和服务端建立是长连接且连接成功之后，会创建一个全双工通道，这时服务端可以向客户端推送消息，客户端也可以向服务端推送消息，其本质是保持TCP连接，在浏览器和服务端通过Socket进行通信，由于WebSocket协议建立的是双向全双工通道，所以客户端（浏览器）和服务端（Web框架）双方都要支持WebSocket协议，Tornado原生支持这种协议；

1.0、WebSocket 和HTTP轮询、长轮询、长连接的区别？

HTTP轮询：

每间隔1段时间向服务端发送http请求；

优点：后端程序编写比较容易。
缺点：请求中有大半是无用，浪费带宽和服务器资源，有数据延迟。
实例：适于小型应用。

HTTP长轮询：

每间隔1段时间向服务端发送http请求，服务器接收到请求之后hold住本次连接1段时间，客户端进入pending状态；

如果在hold期间服务端有新消息：会立即响应给客户端；

如果没有新消息：超过hold时间，服务端会放开客户端；

一直循环往复；

优点：在无消息的情况下不会频繁的请求。
缺点：服务器hold连接会消耗资源
实例：WebQQ、WEB微信、Hi网页版、Facebook IM。

HTTP长连接：

客户端就发送1个长连接的请求，服务器端就能源源不断地往客户端输入数据。

优点：消息即时到达，客户端无需重复发送请求。
缺点：服务器维护一个长连接会增加开销。

WebSocket 协议：

服务端和客户端连接建立全双工通道一直不断开；

优点：实现了实时通讯

缺点：旧版本浏览器不支持WebSocket协议，兼容性不强；（这也行也是腾讯的WEB微信、WEBQQ不使用该协议的原因吧？）

1.1、实现WebSocket

实现WebScoket协议，需要遵循2项规则创建WebSocket连接、服务端对封包和解包

a、建立连接

步骤1：客户端向server端发送请求中，请求信息中携带Sec-WebSocket-Key: jnqJRYC7EgcTK8OCkVnu9w==\r\n；

<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en"><meta charset="UTF-8"><title></title>
</head>
<body><div><input type="text" id="txt"/><input type="button" id="btn" value="提交" οnclick="sendMsg();"/><input type="button" id="close" value="关闭连接" οnclick="closeConn();"/></div><div id="content"></div><script type="text/javascript">var socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8002");socket.onopen = function () {/* 与服务器端连接成功后，自动执行 */var newTag = document.createElement('div');newTag.innerHTML = "【连接成功】";document.getElementById('content').appendChild(newTag);};socket.onmessage = function (event) {/* 服务器端向客户端发送数据时，自动执行 */var response = event.data;var newTag = document.createElement('div');newTag.innerHTML = response;document.getElementById('content').appendChild(newTag);};socket.onclose = function (event) {/* 服务器端主动断开连接时，自动执行 */var newTag = document.createElement('div');newTag.innerHTML = "【关闭连接】";document.getElementById('content').appendChild(newTag);};function sendMsg() {var txt = document.getElementById('txt');socket.send(txt.value);txt.value = "";}function closeConn() {socket.close();var newTag = document.createElement('div');newTag.innerHTML = "【关闭连接】";document.getElementById('content').appendChild(newTag);}</script>
</body>
</html>

步骤2：服务端接收到客户端请求，获取请求头，从中获取Sec-WebSocket-Key；

步骤3：获取到的Sec-WebSocket-Key对应的字符和magic_string进行拼接；

magic_string = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'  #固定且全球唯一
value = headers['Sec-WebSocket-Key'] + magic_string

步骤4：设置响应头，步骤3拼接完成之后的结果进行 base64加密；

ac = base64.b64encode(hashlib.sha1(value.encode('utf-8')).digest())

GET / HTTP/1.1\r\nHost: 127.0.0.1:8002\r\nConnection: Upgrade\r\nPragma: no-cache\r\nCache-Control: no-cache\r\nUpgrade: websocket\r\nOrigin: http://localhost:63342\r\nSec-WebSocket-Version: 13\r\nUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/60.0.3112.90 Safari/537.36\r\nAccept-Encoding: gzip, deflate, br\r\nAccept-Language: zh-CN,zh;q=0.8\r\nCookie: csrftoken=Om7ZrGEiMyYdx3F6xJmD5ycSWllhDc1D7SXRZKBoj7geGrQ3uwCHkCDdEJRWN1Zg; key="2|1:0|10:1513731498|3:key|12:emhhbmdnZW4=|664ad11ac6e040938f32893d7515f0680b171c39d0f99b918c3366a397f9331c"\r\nSec-WebSocket-Key: jnqJRYC7EgcTK8OCkVnu9w==\r\nSec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits\r\n\r\n'

b、数据传输（解包、封包）

客户端和服务端传输数据时，需要对数据进行【封包】和【解包】。客户端的JavaScript类库已经封装【封包】和【解包】过程，但Socket服务端需要手动实现。

步骤1：Socket服务端接收客户端发送的数据，并对其解包；

<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en"><meta charset="UTF-8"><title></title>
</head>
<body><div><input type="text" id="txt"/><input type="button" id="btn" value="提交" οnclick="sendMsg();"/><input type="button" id="close" value="关闭连接" οnclick="closeConn();"/></div><div id="content"></div><script type="text/javascript">var socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8002");socket.onopen = function () {/* 与服务器端连接成功后，自动执行 */var newTag = document.createElement('div');newTag.innerHTML = "【连接成功】";document.getElementById('content').appendChild(newTag);};socket.onmessage = function (event) {/* 服务器端向客户端发送数据时，自动执行 */var response = event.data;var newTag = document.createElement('div');newTag.innerHTML = response;document.getElementById('content').appendChild(newTag);};socket.onclose = function (event) {/* 服务器端主动断开连接时，自动执行 */var newTag = document.createElement('div');newTag.innerHTML = "【关闭连接】";document.getElementById('content').appendChild(newTag);};function sendMsg() {var txt = document.getElementById('txt');socket.send(txt.value);txt.value = "";}function closeConn() {socket.close();var newTag = document.createElement('div');newTag.innerHTML = "【关闭连接】";document.getElementById('content').appendChild(newTag);}</script>
</body>
</html>

    conn, address = sock.accept()data = conn.recv(1024)headers = get_headers(data)response_tpl = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \"Upgrade:websocket\r\n" \"Connection:Upgrade\r\n" \"Sec-WebSocket-Accept:%s\r\n" \"WebSocket-Location:ws://%s%s\r\n\r\n"value = headers['Sec-WebSocket-Key'] + '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'ac = base64.b64encode(hashlib.sha1(value.encode('utf-8')).digest())response_str = response_tpl % (ac.decode('utf-8'), headers['Host'], headers['url'])conn.send(bytes(response_str, encoding='utf-8'))

步骤2：Socket服务端对发送给服务端的数据进行封包；

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socket
import base64
import hashlibdef get_headers(data):"""将请求头格式化成字典:param data::return:"""header_dict = {}data = str(data, encoding='utf-8')header, body = data.split('\r\n\r\n', 1)header_list = header.split('\r\n')for i in range(0, len(header_list)):if i == 0:if len(header_list[i].split(' ')) == 3:header_dict['method'], header_dict['url'], header_dict['protocol'] = header_list[i].split(' ')else:k, v = header_list[i].split(':', 1)header_dict[k] = v.strip()return header_dictdef send_msg(conn, msg_bytes):"""WebSocket服务端向客户端发送消息:param conn: 客户端连接到服务器端的socket对象,即： conn,address = socket.accept():param msg_bytes: 向客户端发送的字节:return:"""import structtoken = b"\x81"length = len(msg_bytes)if length < 126:token += struct.pack("B", length)elif length <= 0xFFFF:token += struct.pack("!BH", 126, length)else:token += struct.pack("!BQ", 127, length)msg = token + msg_bytesconn.send(msg)return Truedef run():sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)sock.bind(('127.0.0.1', 8002))sock.listen(5)conn, address = sock.accept()data = conn.recv(1024)headers = get_headers(data)response_tpl = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \"Upgrade:websocket\r\n" \"Connection:Upgrade\r\n" \"Sec-WebSocket-Accept:%s\r\n" \"WebSocket-Location:ws://%s%s\r\n\r\n"value = headers['Sec-WebSocket-Key'] + '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'ac = base64.b64encode(hashlib.sha1(value.encode('utf-8')).digest())response_str = response_tpl % (ac.decode('utf-8'), headers['Host'], headers['url'])conn.send(bytes(response_str, encoding='utf-8'))while True:try:info = conn.recv(8096)except Exception as e:info = Noneif not info:breakpayload_len = info[1] & 127if payload_len == 126:extend_payload_len = info[2:4]mask = info[4:8]decoded = info[8:]elif payload_len == 127:extend_payload_len = info[2:10]mask = info[10:14]decoded = info[14:]else:extend_payload_len = Nonemask = info[2:6]decoded = info[6:]bytes_list = bytearray()for i in range(len(decoded)):chunk = decoded[i] ^ mask[i % 4]bytes_list.append(chunk)body = str(bytes_list, encoding='utf-8')send_msg(conn, body.encode('utf-8'))sock.close()if __name__ == '__main__':run()

WebSocket协议参考博客：http://www.cnblogs.com/wupeiqi/p/6558766.html

1.2、基于Tornado实现Web聊天室

Tornado是一个支持WebSocket的优秀框架，当然Tornado内部封装功能更加完整，以下是基于Tornado实现的聊天室示例：

模板语言

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Python聊天室</title>
</head>
<body><div><input type="text" id="txt"/><input type="button" id="btn" value="提交" οnclick="sendMsg();"/><input type="button" id="close" value="关闭连接" οnclick="closeConn();"/></div><div id="container" style="border: 1px solid #dddddd;margin: 20px;min-height: 500px;"></div><script src="/static/jquery-3.2.1.min.js"></script><script type="text/javascript">$(function () {wsUpdater.start();});var wsUpdater = {socket: null,uid: null,start: function() {var url = "ws://127.0.0.1:8009/chat";wsUpdater.socket = new WebSocket(url);wsUpdater.socket.onmessage = function(event) {console.log(event);if(wsUpdater.uid){wsUpdater.showMessage(event.data);}else{wsUpdater.uid = event.data;}}},showMessage: function(content) {$('#container').append(content);}};function sendMsg() {var msg = {uid: wsUpdater.uid,message: $("#txt").val()};wsUpdater.socket.send(JSON.stringify(msg));}</script></body>
</html>

<div style="border: 1px solid #dddddd;margin: 10px;"><div>游客{{uid}}</div><div style="margin-left: 20px;">{{message}}</div>
</div>

视图

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socket
import base64
import hashlibdef get_headers(data):"""将请求头格式化成字典:param data::return:"""header_dict = {}data = str(data, encoding='utf-8')header, body = data.split('\r\n\r\n', 1)header_list = header.split('\r\n')for i in range(0, len(header_list)):if i == 0:if len(header_list[i].split(' ')) == 3:header_dict['method'], header_dict['url'], header_dict['protocol'] = header_list[i].split(' ')else:k, v = header_list[i].split(':', 1)header_dict[k] = v.strip()return header_dictdef send_msg(conn, msg_bytes):"""WebSocket服务端向客户端发送消息:param conn: 客户端连接到服务器端的socket对象,即： conn,address = socket.accept():param msg_bytes: 向客户端发送的字节:return:"""import structtoken = b"\x81"length = len(msg_bytes)if length < 126:token += struct.pack("B", length)elif length <= 0xFFFF:token += struct.pack("!BH", 126, length)else:token += struct.pack("!BQ", 127, length)msg = token + msg_bytesconn.send(msg)return Truedef run():sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)sock.bind(('127.0.0.1', 8002))sock.listen(5)conn, address = sock.accept()data = conn.recv(1024)headers = get_headers(data)response_tpl = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \"Upgrade:websocket\r\n" \"Connection:Upgrade\r\n" \"Sec-WebSocket-Accept:%s\r\n" \"WebSocket-Location:ws://%s%s\r\n\r\n"value = headers['Sec-WebSocket-Key'] + '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'ac = base64.b64encode(hashlib.sha1(value.encode('utf-8')).digest())response_str = response_tpl % (ac.decode('utf-8'), headers['Host'], headers['url'])conn.send(bytes(response_str, encoding='utf-8'))while True:try:info = conn.recv(8096)except Exception as e:info = Noneif not info:breakpayload_len = info[1] & 127if payload_len == 126:extend_payload_len = info[2:4]mask = info[4:8]decoded = info[8:]elif payload_len == 127:extend_payload_len = info[2:10]mask = info[10:14]decoded = info[14:]else:extend_payload_len = Nonemask = info[2:6]decoded = info[6:]bytes_list = bytearray()for i in range(len(decoded)):chunk = decoded[i] ^ mask[i % 4]bytes_list.append(chunk)body = str(bytes_list, encoding='utf-8')send_msg(conn, body.encode('utf-8'))sock.close()if __name__ == '__main__':run()

2、异步非阻塞介绍

Web框架分阻塞式和异步非阻塞2种；

2.1.阻塞式IO（Django、Flask、Bottle）

大多数的Web框架都是阻塞式的，体现在1个请求到达服务端如果服务端未处理完该请求，后续请求一直等待；

解决方案：

开启多线程/多进程：多个线程提高并发；

import tornado.ioloop
import time
import tornado.web
import tornado.websocket
from tornado.httpserver import HTTPServer
class IndexHadlar(tornado.web.RequestHandler):def get(self):print('请求开始')time.sleep(10)self.write('hello，world ')print("请求结束")
application=tornado.web.Application([(r'/index/',IndexHadlar)
])if __name__ == '__main__':# 单线程模式# application.listen(8888)# tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()# 多线程模式server=HTTPServer(application)server.bind(8888)server.start(3) #开启4个进程tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

缺点：浪费系统资源

2.2、Tornado异步非阻塞（Tornado/NodeJS）

异步非阻塞就是在服务端结合IO多路复用select/poll/epoll模板，做到1个线程在遇到IO操作的情况下，还可以做一些其他的任务；Tornado默认是阻塞的同时也支持异步非阻塞功能；

Tornado异步非阻塞=IO多路复用（循环检查socket是否发生变化）+携程（哪个有变化？就切换到那个socket！）

1.客户端发送请求如果请求内容不涉及IO操作（连接数据、还得去其他网站获取内容）服务端直接响应客户端；

2.如果请求内容涉及IO操作，服务端把本次连接的socket信息添加到socket监听列表中监听起来；

然后去连接其它socket（数据库、其它站点）由于是不阻塞的所以服务端把这次发送socket信息也监听起来；（一直循环监听，直到socket监听列表中的socket发生变化）

3.把socket全部监听之后，就可以去继续接收其它请求了，如果检测到socket监听列表中的socket有变化（有数据返回），找到对应socket响应数据，并从socket监听列表中剔除；

小结：

Tornado的异步非阻塞，本质上是请求到达视图 1、先yield 1个Future对象 2、 IO多路复用模块把该socket添加到监听列表循环监听起来；3、循环监听过程中哪1个socket发生变化有response，执行 Future.set_result(response)，请求至此返回结束，否则socket连接一直不断开，IO多路复用模块一直循环监听socket是否发生变化？；

当发送GET请求时，由于方法被@gen.coroutine装饰且yield 一个 Future对象，那么Tornado会等待，等待用户向future对象中放置数据或者发送信号，如果获取到数据或信号之后，就开始执行doing方法。

异步非阻塞体现在当在Tornaod等待用户向future对象中放置数据时，还可以处理其他请求。

注意：在等待用户向future对象中放置数据或信号时，此连接是不断开的。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import tornado.ioloop
import time
import tornado.web
import tornado.websocket
from tornado import gen             #导入
from tornado.concurrent import Future
import timeclass IndexHadlar(tornado.web.RequestHandler):@gen.coroutine #coroutine（携程装饰器）def get(self):print('请求开始')future=Future()tornado.ioloop.IOLoop.current().add_timeout(time.time()+10,self.doing)yield future #yield 1个future对象，IO之后自动切换到doing方法执行；def doing(self):self.write('请求完成')self.finish()           #关闭连接application=tornado.web.Application([(r'/index/',IndexHadlar)
])if __name__ == '__main__':# 单进程模式application.listen(8888)tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

2.3、Tornado httpclient类库

如果服务端接受到客户端的请求，需要去其他API获取数据，再响应给客户端，这就涉及到了IO操作，Tornado提供了httpclient类库用于发送Http请求，其配合Tornado的异步非阻塞使用。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-import tornado.web
from tornado.web import RequestHandler
from tornado import gen
from tornado import httpclientclass AsyncHandler(RequestHandler):@gen.coroutinedef get(self):print('收到报警')http=httpclient.AsyncHTTPClient()yield http.fetch('https://github.com',self.done)def done(self,respose,*args,**kwargs):print(respose)self.write('推送成功')self.finish()application = tornado.web.Application([(r"/zhanggen/", AsyncHandler),
])if __name__ == '__main__':application.listen(8888)tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

2.3、Tornado-MySQL类库

如果服务端接收到客户端请求，需要连接数据库再把查询的结果响应客户端，这个过程中连接数据、发送查询SQL、接收数据库返回结果都会遇到IO阻塞、耗时的问题，所以Tornado提供了Tornado-MySQL模块（对PyMySQL进行二次封装），让我们在使用数据库的时候也可以做到异步非阻塞。

# yield cur.execute("SELECT name,email FROM web_models_userprofile where name=%s", (user,))

方式1 需要对每个IO操作分别yeild，操作起来比较繁琐，所以可以通过task的方式把IO操作封装到函数中统一进行异步处理（无论什么方式本质都会yelid 1个Future对象）；

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
"""
需要先安装支持异步操作Mysql的类库：Tornado-MySQL： https://github.com/PyMySQL/Tornado-MySQL#installationpip3 install Tornado-MySQL"""import tornado.web
from tornado import genimport tornado_mysql
from tornado_mysql import poolsPOOL = pools.Pool(dict(host='127.0.0.1', port=3306, user='root', passwd='123', db='cmdb'),max_idle_connections=1,max_recycle_sec=3)@gen.coroutine
def get_user_by_conn_pool(user):cur = yield POOL.execute("SELECT SLEEP(%s)", (user,))row = cur.fetchone()raise gen.Return(row)@gen.coroutine
def get_user(user):conn = yield tornado_mysql.connect(host='127.0.0.1', port=3306, user='root', passwd='123', db='cmdb',charset='utf8')cur = conn.cursor()# yield cur.execute("SELECT name,email FROM web_models_userprofile where name=%s", (user,))yield cur.execute("select sleep(10)")row = cur.fetchone()cur.close()conn.close()raise gen.Return(row)class LoginHandler(tornado.web.RequestHandler):def get(self, *args, **kwargs):self.render('login.html')@gen.coroutinedef post(self, *args, **kwargs):user = self.get_argument('user')data = yield gen.Task(get_user, user)  #把函数添加任务if data:print(data)self.redirect('http://www.oldboyedu.com')else:self.render('login.html')application = tornado.web.Application([(r"/login", LoginHandler),
])if __name__ == "__main__":application.listen(8888)tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

3、使用 Tornado异步非阻塞功能小结：

1、视图之上加@gen.coroutine装饰器

2、yield Future()

3、Future对象的set_result()执行请求会立即返回；

四、Tornado功能扩展

1、session

Tornado原生不带session，所以需要自定制session框架；

自定制session知识储备

a、python的 __getitem__、__setitem__，__delitem__内置方法

class Foo(object):def __getitem__(self, item):return 666def __setitem__(self, key, value):passdef __delitem__(self, key):passobj=Foo()
print(obj['name'])   #Python的[]语法，会自动执行对象的__getitem__方法；obj['name']=888      #会自动执行对象的__setitem__方法del obj['name']     #会自动执行对象的__delitem__方法class Yuchao(object):def __init__(self,num):self.num=numdef __add__(self, other):return self.num+other.num'''
python 内置的方法
__new__
__init__
__add__
__getitem__
__setitem__
__delitem__
__call__'''
a=Yuchao('5')
b=Yuchao('5')print(a+b)

b、Tornado在请求处理之前先执行initialize方法；

模板语言

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><link rel="stylesheet" href='{{static_url("dist/css/bootstrap.css") }}'><title>Title</title>
</head>
<body>
<div class="container"><div class="row"><div class="col-md-5 col-md-offset-3"><form method="post" >{%raw xsrf_form_html() %}<div class="form-group"><input type="text" class="form-control" placeholder="用户名" name="user"></div><div class="form-group"><input type="password" class="form-control" placeholder="密码" name="pwd"></div><button type="submit" class="btn btn-default">提交</button><p>{{msg}}</p></form></div></div>
</div>
</body>
</html>

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title>
</head>
<body>
<h2>首页</h2>
<h1>循环列表</h1>
<ul>{% for item in userlist %}<li>{{item}} </li>{% end %}<!--注意不是Django里面的enfor直接end if 也是end-->
</ul>
<h1>列表索引取值</h1>
{{userlist[1]}}<h1>循环字典</h1>
<ul>{% for item in userdict.items() %}<li>{{item}} </li>{% end %}<!--注意不是Django里面的enfor直接end if 也是end-->
</ul><h1>字典索引取值</h1>
{{userdict['name']}}
{{userdict.get('age')}}</body>
</html>

c、自定制session

from hashlib import sha1
import os, time
create_session_id = lambda: sha1(bytes('%s%s' % (os.urandom(16), time.time()), encoding='utf-8')).hexdigest()contatiner={}class Zg(object):def __init__(self,handler ):self.handler=handlerrandom_str=self.handler.get_cookie('MySessionId') #获取用户cokies中的随机字符串if not random_str: #如果没有随机字符串，则创建1个；random_str=create_session_id()contatiner[random_str]={}else:              #如果有检查是否是伪造的随机字符串？if random_str not in contatiner:random_str = create_session_id()#伪造的重新生产一个contatiner[random_str] = {}self.random_str=random_str              #最后生成随机字符串self.handler.set_cookie('MySessionId',random_str,max_age=10) #把随机字符串，写到用户cokies中；def __getitem__(self, item):return contatiner[self.random_str].get(item)def __setitem__(self, key, value):contatiner[self.random_str][key]=valuedef __delitem__(self, key):if contatiner[self.random_str][key]:del contatiner[self.random_str][key]

class LoginHandler(tornado.web.RequestHandler):def initialize(self):self.session=Zg(self) #sel是Handler对象,方便获取cokiesdef get(self):self.render('login.html',**{'msg':''})def post(self):user = self.get_argument('user')pwd = self.get_argument('pwd')if user == 'zhanggen' and pwd == '123.com':self.session['user_info']=userself.redirect('/index/')returnself.render('login.html', **{'msg': '用户名/密码错误'})class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):def initialize(self):self.session = Zg(self)def get(self):username = self.session['user_info']if not username:self.redirect('/login/')returnuserlist = ['张根', '于超', '李兆宇']userdict = {'name': '张根', 'gender': 'man', 'age': 18}print(contatiner)self.render('index.html', **{'userlist': userlist, 'userdict': userdict})

1.1、分布式存储session信息

多个鸡蛋不能放在1个篮子，可是如何放在多个篮子里呢？通过什么机制判断哪个鸡蛋应该放在哪个篮子里呢？就就需要一致性hash算法了；

一致性hash算法逻辑：

0、定义一个socket地址列表 ['192.168.1.1:6379','192.168.1.2:6379','192.168.1.3:6379']

1、每次连接数据库的请求过来都设置1个唯一的随机字符串，然后根据ASCII表把该字符串转换成对应的数字 N；   asdsdffrdf ==> 1234

2、数字N和socket地址列表的长度求余（N%len(socket地址列表)），得到socket地址列表中的index,进而根据索引获取socket地址列表中的socket；

3、即使取余也无法保证平均，如果增加权重呢？多出现几次，增加出现机率； v=['192.168.1.1:6379','192.168.1.2:6379','192.168.1.3:6379','192.168.1.1:6379','192.168.1.1:6379',]

Python3一致性hash模块

# -*- coding: utf-8 -*-
"""hash_ring~~~~~~~~~~~~~~Implements consistent hashing that can be used whenthe number of server nodes can increase or decrease (like in memcached).Consistent hashing is a scheme that provides a hash table functionalityin a way that the adding or removing of one slotdoes not significantly change the mapping of keys to slots.More information about consistent hashing can be read in these articles:"Web Caching with Consistent Hashing":http://www8.org/w8-papers/2a-webserver/caching/paper2.html"Consistent hashing and random trees:Distributed caching protocols for relieving hot spots on the World Wide Web (1997)":http://citeseerx.ist.psu.edu/legacymapper?did=38148Example of usage::memcache_servers = ['192.168.0.246:11212','192.168.0.247:11212','192.168.0.249:11212']ring = HashRing(memcache_servers)server = ring.get_node('my_key'):copyright: 2008 by Amir Salihefendic.:license: BSD
"""import math
import sys
from bisect import bisectif sys.version_info >= (2, 5):import hashlibmd5_constructor = hashlib.md5
else:import md5md5_constructor = md5.newclass HashRing(object):def __init__(self, nodes=None, weights=None):"""`nodes` is a list of objects that have a proper __str__ representation.`weights` is dictionary that sets weights to the nodes.  The defaultweight is that all nodes are equal."""self.ring = dict()self._sorted_keys = []self.nodes = nodesif not weights:weights = {}self.weights = weightsself._generate_circle()def _generate_circle(self):"""Generates the circle."""total_weight = 0for node in self.nodes:total_weight += self.weights.get(node, 1)for node in self.nodes:weight = 1if node in self.weights:weight = self.weights.get(node)factor = math.floor((40*len(self.nodes)*weight) / total_weight)for j in range(0, int(factor)):b_key = self._hash_digest( '%s-%s' % (node, j) )for i in range(0, 3):key = self._hash_val(b_key, lambda x: x+i*4)self.ring[key] = nodeself._sorted_keys.append(key)self._sorted_keys.sort()def get_node(self, string_key):"""Given a string key a corresponding node in the hash ring is returned.If the hash ring is empty, `None` is returned."""pos = self.get_node_pos(string_key)if pos is None:return Nonereturn self.ring[ self._sorted_keys[pos] ]def get_node_pos(self, string_key):"""Given a string key a corresponding node in the hash ring is returnedalong with it's position in the ring.If the hash ring is empty, (`None`, `None`) is returned."""if not self.ring:return Nonekey = self.gen_key(string_key)nodes = self._sorted_keyspos = bisect(nodes, key)if pos == len(nodes):return 0else:return posdef iterate_nodes(self, string_key, distinct=True):"""Given a string key it returns the nodes as a generator that can hold the key.The generator iterates one time through the ringstarting at the correct position.if `distinct` is set, then the nodes returned will be unique,i.e. no virtual copies will be returned."""if not self.ring:yield None, Nonereturned_values = set()def distinct_filter(value):if str(value) not in returned_values:returned_values.add(str(value))return valuepos = self.get_node_pos(string_key)for key in self._sorted_keys[pos:]:val = distinct_filter(self.ring[key])if val:yield valfor i, key in enumerate(self._sorted_keys):if i < pos:val = distinct_filter(self.ring[key])if val:yield valdef gen_key(self, key):"""Given a string key it returns a long value,this long value represents a place on the hash ring.md5 is currently used because it mixes well."""b_key = self._hash_digest(key)return self._hash_val(b_key, lambda x: x)def _hash_val(self, b_key, entry_fn):return (( b_key[entry_fn(3)] << 24)|(b_key[entry_fn(2)] << 16)|(b_key[entry_fn(1)] << 8)| b_key[entry_fn(0)] )def _hash_digest(self, key):m = md5_constructor()m.update(key.encode('utf-8'))# return map(ord, m.digest())return list(m.digest())

使用一致性hash模块

from hash_ring import HashRingredis_server=['192.168.1.1:6379','192.168.1.2:6379','192.168.1.3:6379']
weights={'192.168.1.1:6379':1,'192.168.1.2:6379':1,'192.168.1.3:6379':1,
}ring=HashRing(redis_server,weights)ret=ring.get_node('随机字符串')#获取随机得 socket地址print(ret)

2、自定义Form组件

Form组件2大功能：自动生成html标签 +对用户数据进行验证

待续。。。。

3、自定义中间件

tornado在执行视图之前会先执行initialize prepare方法，完成响应之后会执行finish方法，利用这个特性就可以做一个类似Django中间件的功能；

import tornado.ioloop
import tornado.web
class MiddleWare1(object):def process_request(self,request):#request 是RequestHandler的实例print('访问前经过中间件ware1')def process_response(self,request):print('访问结束经过中间件ware1')class BaseMiddleWare(object):middleware = [MiddleWare1(),]class MiddleRequestHandler(BaseMiddleWare,tornado.web.RequestHandler):def prepare(self):                           #重新父类的 prepare方法（默认是pass）for middleware in self.middleware:middleware.process_request(self)def finish(self, chunk=None):               #重写父类finish方法for middleware in self.middleware:middleware.process_response(self)super(MiddleRequestHandler,self).finish()  #注意最后需要执行父类RequestHandler的finish方法才能结束；def get(self, *args, **kwargs):self.write('hhhhhhhh')def post(self, *args, **kwargs):print(self.request)self.write('post')application = tornado.web.Application([(r'/index/',MiddleRequestHandler),]
)if __name__ == '__main__':application.listen(8888)tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
# 注:在tornado中要实现中间件的方式,通过prepare和finish这两种方法

银角大王博客：

http://www.cnblogs.com/wupeiqi/articles/5341480.html

http://www.cnblogs.com/wupeiqi/p/5938916.html（自定义Form组件）

http://www.cnblogs.com/wupeiqi/articles/5702910.html

转载于:https://www.cnblogs.com/ExMan/p/9825648.html