tornado 简易教程
引言
回想Django的部署方式
以Django为代表的python web应用部署时采用wsgi协议与服务器对接（被服务器托管），而这类服务器通常都是基于多线程的，也就是说每一个网络请求服务器都会有一个对应的线程来用web应用（如Django）进行处理。
考虑两类应用场景
-
用户量大，高并发
如秒杀抢购、双十一某宝购物、春节抢火车票
-
大量的HTTP持久连接
使用同一个TCP连接来发送和接收多个HTTP请求/应答，而不是为每一个新的请求/应答打开新的连接的方法。
对于HTTP 1.0，可以在请求的包头（Header）中添加Connection: Keep-Alive。
对于HTTP 1.1，所有的连接默认都是持久连接。
对于这两种场景，通常基于多线程的服务器很难应对。
C10K问题
对于前文提出的这种高并发问题，我们通常用C10K这一概念来描述。C10K—— Concurrently handling ten thousandconnections，即并发10000个连接。对于单台服务器而言，根本无法承担，而采用多台服务器分布式又意味着高昂的成本。如何解决C10K问题？
Tornado
Tornado在设计之初就考虑到了性能因素，旨在解决C10K问题，这样的设计使得其成为一个拥有非常高性能的解决方案（服务器与框架的集合体）。
1 关于Tornado
知识点
-
了解什么是Tornado框架
-
了解Tornado与Django的区别
1.1 Tornado是为何物
Tornado全称Tornado Web Server，是一个用Python语言写成的Web服务器兼Web应用框架，由FriendFeed公司在自己的网站FriendFeed中使用，被Facebook收购以后框架在2009年9月以开源软件形式开放给大众。
特点：
-
作为Web框架，是一个轻量级的Web框架，类似于另一个Python web框架Web.py，其拥有异步非阻塞IO的处理方式。
-
作为Web服务器，Tornado有较为出色的抗负载能力，官方用nginx反向代理的方式部署Tornado和其它Python web应用框架进行对比，结果最大浏览量超过第二名近40%。
性能： Tornado有着优异的性能。它试图解决C10k问题，即处理大于或等于一万的并发，下表是和一些其他Web框架与服务器的对比:
Tornado框架和服务器一起组成一个WSGI的全栈替代品。单独在WSGI容器中使用tornado网络框架或者tornaod http服务器，有一定的局限性，为了最大化的利用tornado的性能，推荐同时使用tornaod的网络框架和HTTP服务器
1.2 Tornado与Django
Django
Django是走大而全的方向，注重的是高效开发，它最出名的是其全自动化的管理后台：只需要使用起ORM，做简单的对象定义，它就能自动生成数据库结构、以及全功能的管理后台。
Django提供的方便，也意味着Django内置的ORM跟框架内的其他模块耦合程度高，应用程序必须使用Django内置的ORM，否则就不能享受到框架内提供的种种基于其ORM的便利。
-
session功能
-
后台管理
-
ORM
Tornado
Tornado走的是少而精的方向，注重的是性能优越，它最出名的是异步非阻塞的设计方式。
-
HTTP服务器
-
异步编程
-
WebSockets
2 初识Tornado
知识点
-
Tornado的安装
-
了解Tornado的原理
-
掌握Tornado的基本写法
-
掌握Tornado的基本模块
-
tornado.web
-
tornado.ioloop
-
tornado.httpserver
-
tornado.options
-
2.1 安装
自动安装
-
查看自己当前的环境是否已安装
$ pip list
-
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
-
关于使用平台的说明
Tornado应该运行在类Unix平台，在线上部署时为了最佳的性能和扩展性，仅推荐Linux和BSD（因为充分利用Linux的epoll工具和BSD的kqueue工具，
是Tornado不依靠多进程/多线程而达到高性能的原因）。
对于Mac OS X，虽然也是衍生自BSD并且支持kqueue，但是其网络性能通常不太给力，因此仅推荐用于开发。
对于Windows，Tornado官方没有提供配置支持，但是也可以运行起来，不过仅推荐在开发中使用。
2.2 Hello Itcast
上代码
新建文件hello.py，代码如下：
执行如下命令，开启tornado：
$ python hello.py
打开浏览器，输入网址127.0.0.1:8000（或localhost:8000），查看效果：
代码讲解
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 Itcast!")
-
-
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程序编写思路
-
创建web应用实例对象，第一个初始化参数为路由映射列表。
-
定义实现路由映射列表中的handler类。
-
创建服务器实例，绑定服务器端口。
-
启动当前线程的IOLoop。
2.3 httpserver
上一节我们说在tornado.web.Application.listen()（示例代码中的app.listen(8000)）的方法中，创建了一个http服务器示例并绑定到给定端口，我们能不能自己动手来实现这一部分功能呢？
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 Itcast!")
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。
单进程与多进程
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
我们也可以一次启动多个进程，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 Itcast!")
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。
本例中，我们使用http_server.start(0)，而我的虚拟机设定cpu核数为2，演示结果：
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。
2.4 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。
tornado.options.parse_command_line()
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("itcast", default=[], type=str, multiple=True, help="itcast 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 Itcast!")
if __name__ == "__main__":
tornado.options.parse_command_line()
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()
执行如下命令开启程序：
$ python opt.py --port=9000 --itcast=python,c++,java,php,ios
效果如下：
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 = 8000itcast = ["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("itcast", default=[], type=str, multiple=True, help="itcast 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 Itcast!")
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)
...
2.5 练习
-
尝试解释清Tornado利用epoll机制实现支持高并发的原因。
-
能够不参考课件熟练默写出Tornado的基本代码案例。
3 深入Tornado
知识点
-
Application设置
-
debug模式
-
路由设置扩展
-
RequestHandler的使用
-
输入方法
-
输出方法
-
可重写接口
-
3.1 Application
settings
前面的学习中，我们在创建tornado.web.Application的对象时，传入了第一个参数——路由映射列表。实际上Application类的构造函数还接收很多关于tornado web应用的配置参数，在后面的学习中我们用到的地方会为大家介绍。
我们先来学习一个参数：
debug，设置tornado是否工作在调试模式，默认为False即工作在生产模式。当设置debug=True 后，tornado会工作在调试/开发模式，在此种模式下，tornado为方便我们开发而提供了几种特性：
-
自动重启，tornado应用会监控我们的源代码文件，当有改动保存后便会重启程序，这可以减少我们手动重启程序的次数。需要注意的是，一旦我们保存的更改有错误，自动重启会导致程序报错而退出，从而需要我们保存修正错误后手动启动程序。这一特性也可单独通过autoreload=True设置；
-
取消缓存编译的模板，可以单独通过compiled_template_cache=False来设置；
-
取消缓存静态文件hash值，可以单独通过static_hash_cache=False来设置；
-
提供追踪信息，当RequestHandler或者其子类抛出一个异常而未被捕获后，会生成一个包含追踪信息的页面，可以单独通过serve_traceback=True来设置。
使用debug参数的方法：
import tornado.web app = tornado.web.Application([], debug=True)
路由映射
先前我们在构建路由映射列表的时候，使用的是二元元组，如：
[(r"/", IndexHandler),]
对于这个映射列表中的路由，实际上还可以传入多个信息，如：
对于路由中的字典，会传入到对应的RequestHandler的initialize()方法中：
对于路由中的name字段，注意此时不能再使用元组，而应使用tornado.web.url来构建。name是给该路由起一个名字，可以通过调用RequestHandler.reverse_url(name)来获取该
名字对应的url。
3.2 输入
下面几节主要讲解tornado.web.RequestHandler。
回想一下，利用HTTP协议向服务器传参有几种途径？
-
查询字符串（query string)，形如key1=value1&key2=value2；
-
请求体（body）中发送的数据，比如表单数据、json、xml；
-
提取uri的特定部分，如/blogs/2016/09/0001，可以在服务器端的路由中用正则表达式截取；
-
在http报文的头（header）中增加自定义字段，如X-XSRFToken=itcast。
我们现在来看下tornado中为我们提供了哪些方法来获取请求的信息。
1. 获取查询字符串参数
get_query_argument(name, default=_ARG_DEFAULT, strip=True)
从请求的查询字符串中返回指定参数name的值，如果出现多个同名参数，则返回最后一个的值。
default为设值未传name参数时返回的默认值，如若default也未设置，则会抛出tornado.web.MissingArgumentError异常。
strip表示是否过滤掉左右两边的空白字符，默认为过滤。
get_query_arguments(name, strip=True)
从请求的查询字符串中返回指定参数name的值，注意返回的是list列表（即使对应name参数只有一个值）。若未找到name参数，则返回空列表[]。
strip同前，不再赘述。
2. 获取请求体参数
get_body_argument(name, default=_ARG_DEFAULT, strip=True)
从请求体中返回指定参数name的值，如果出现多个同名参数，则返回最后一个的值。
default与strip同前，不再赘述。
get_body_arguments(name, strip=True)
从请求体中返回指定参数name的值，注意返回的是list列表（即使对应name参数只有一个值）。若未找到name参数，则返回空列表[]。
strip同前，不再赘述。
说明
对于请求体中的数据要求为字符串，且格式为表单编码格式（与url中的请求字符串格式相同），即key1=value1&key2=value2，HTTP报文头Header中的"Content-Type"为application/x-www-form-urlencoded 或 multipart/form-data。对于请求体数据为json或xml的，无法通过这两个方法获取。
3. 前两类方法的整合
get_argument(name, default=_ARG_DEFAULT, strip=True)
从请求体和查询字符串中返回指定参数name的值，如果出现多个同名参数，则返回最后一个的值。
default与strip同前，不再赘述。
get_arguments(name, strip=True)
从请求体和查询字符串中返回指定参数name的值，注意返回的是list列表（即使对应name参数只有一个值）。若未找到name参数，则返回空列表[]。
strip同前，不再赘述。
说明
对于请求体中数据的要求同前。 这两个方法最常用。
用代码来看上述六中方法的使用：
# coding:utf-8
import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import tornado.options
from tornado.options import options, define
from tornado.web import RequestHandler, MissingArgumentError
define("port", default=8000, type=int, help="run server on the given port.")
class IndexHandler(RequestHandler):
def post(self):
query_arg = self.get_query_argument("a")
query_args = self.get_query_arguments("a")
body_arg = self.get_body_argument("a")
body_args = self.get_body_arguments("a", strip=False)
arg = self.get_argument("a")
args = self.get_arguments("a")
default_arg = self.get_argument("b", "itcast")
default_args = self.get_arguments("b")
try:
missing_arg = self.get_argument("c")
except MissingArgumentError as e:
missing_arg = "We catched the MissingArgumentError!"
print e
missing_args = self.get_arguments("c")
rep = "query_arg:%s<br/>" % query_arg
rep += "query_args:%s<br/>" % query_args
rep += "body_arg:%s<br/>" % body_arg
rep += "body_args:%s<br/>" % body_args
rep += "arg:%s<br/>" % arg
rep += "args:%s<br/>" % args
rep += "default_arg:%s<br/>" % default_arg
rep += "default_args:%s<br/>" % default_args
rep += "missing_arg:%s<br/>" % missing_arg
rep += "missing_args:%s<br/>" % missing_args
self.write(rep)
if __name__ == "__main__":
tornado.options.parse_command_line()
app = tornado.web.Application([
(r"/", IndexHandler),
])
http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
http_server.listen(options.port)
tornado.ioloop.IOLoop.current().start()
注意：以上方法返回的都是unicode字符串
思考
-
什么时候设置default，什么时候不设置default？
-
default的默认值_ARG_DEFAULT是什么？
-
什么时候使用strip，亦即什么时候要截断空白字符，什么时候不需要？
4. 关于请求的其他信息
RequestHandler.request 对象存储了关于请求的相关信息，具体属性有：
-
method HTTP的请求方式，如GET或POST;
-
host 被请求的主机名；
-
uri 请求的完整资源标示，包括路径和查询字符串；
-
path 请求的路径部分；
-
query 请求的查询字符串部分；
-
version 使用的HTTP版本；
-
headers 请求的协议头，是类字典型的对象，支持关键字索引的方式获取特定协议头信息，例如：request.headers["Content-Type"]
-
body 请求体数据；
-
remote_ip 客户端的IP地址；
-
files 用户上传的文件，为字典类型，型如：
-
tornado.httputil.HTTPFile是接收到的文件对象，它有三个属性：
-
filename 文件的实际名字，与form_filename1不同，字典中的键名代表的是表单对应项的名字；
-
body 文件的数据实体；
-
content_type 文件的类型。 这三个对象属性可以像字典一样支持关键字索引，如request.files["form_filename1"][0]["body"]。
-
{
-
"form_filename1":[<tornado.httputil.HTTPFile>, <tornado.httputil.HTTPFile>],
-
"form_filename2":[<tornado.httputil.HTTPFile>,],
-
...
-
}
-
我们来实现一个上传文件并保存在服务器本地的小程序upload.py：
5. 正则提取uri
tornado中对于路由映射也支持正则提取uri，提取出来的参数会作为RequestHandler中对应请求方式的成员方法参数。若在正则表达式中定义了名字，则参数按名传递；若未定义名字，则参数按顺序传递。提取出来的参数会作为对应请求方式的成员方法的参数。
建议：提取多个值时最好用命名方式。
引言
回想Django的部署方式
以Django为代表的python web应用部署时采用wsgi协议与服务器对接（被服务器托管），而这类服务器通常都是基于多线程的，也就是说每一个网络请求服务器都会有一个对应的线程来用web应用（如Django）进行处理。
考虑两类应用场景
-
用户量大，高并发
如秒杀抢购、双十一某宝购物、春节抢火车票
-
大量的HTTP持久连接
使用同一个TCP连接来发送和接收多个HTTP请求/应答，而不是为每一个新的请求/应答打开新的连接的方法。
对于HTTP 1.0，可以在请求的包头（Header）中添加Connection: Keep-Alive。
对于HTTP 1.1，所有的连接默认都是持久连接。
对于这两种场景，通常基于多线程的服务器很难应对。
C10K问题
对于前文提出的这种高并发问题，我们通常用C10K这一概念来描述。C10K—— Concurrently handling ten thousandconnections，即并发10000个连接。对于单台服务器而言，根本无法承担，而采用多台服务器分布式又意味着高昂的成本。如何解决C10K问题？
Tornado
Tornado在设计之初就考虑到了性能因素，旨在解决C10K问题，这样的设计使得其成为一个拥有非常高性能的解决方案（服务器与框架的集合体）。
1 关于Tornado
知识点
-
了解什么是Tornado框架
-
了解Tornado与Django的区别
1.1 Tornado是为何物
Tornado全称Tornado Web Server，是一个用Python语言写成的Web服务器兼Web应用框架，由FriendFeed公司在自己的网站FriendFeed中使用，被Facebook收购以后框架在2009年9月以开源软件形式开放给大众。
特点：
-
作为Web框架，是一个轻量级的Web框架，类似于另一个Python web框架Web.py，其拥有异步非阻塞IO的处理方式。
-
作为Web服务器，Tornado有较为出色的抗负载能力，官方用nginx反向代理的方式部署Tornado和其它Python web应用框架进行对比，结果最大浏览量超过第二名近40%。
性能： Tornado有着优异的性能。它试图解决C10k问题，即处理大于或等于一万的并发，下表是和一些其他Web框架与服务器的对比:
Tornado框架和服务器一起组成一个WSGI的全栈替代品。单独在WSGI容器中使用tornado网络框架或者tornaod http服务器，有一定的局限性，为了最大化的利用tornado的性能，推荐同时使用tornaod的网络框架和HTTP服务器
1.2 Tornado与Django
Django
Django是走大而全的方向，注重的是高效开发，它最出名的是其全自动化的管理后台：只需要使用起ORM，做简单的对象定义，它就能自动生成数据库结构、以及全功能的管理后台。
Django提供的方便，也意味着Django内置的ORM跟框架内的其他模块耦合程度高，应用程序必须使用Django内置的ORM，否则就不能享受到框架内提供的种种基于其ORM的便利。
-
session功能
-
后台管理
-
ORM
Tornado
Tornado走的是少而精的方向，注重的是性能优越，它最出名的是异步非阻塞的设计方式。
-
HTTP服务器
-
异步编程
-
WebSockets
2 初识Tornado
知识点
-
Tornado的安装
-
了解Tornado的原理
-
掌握Tornado的基本写法
-
掌握Tornado的基本模块
-
tornado.web
-
tornado.ioloop
-
tornado.httpserver
-
tornado.options
-
2.1 安装
自动安装
-
查看自己当前的环境是否已安装
$ pip list
-
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
-
关于使用平台的说明
Tornado应该运行在类Unix平台，在线上部署时为了最佳的性能和扩展性，仅推荐Linux和BSD（因为充分利用Linux的epoll工具和BSD的kqueue工具，
是Tornado不依靠多进程/多线程而达到高性能的原因）。
对于Mac OS X，虽然也是衍生自BSD并且支持kqueue，但是其网络性能通常不太给力，因此仅推荐用于开发。
对于Windows，Tornado官方没有提供配置支持，但是也可以运行起来，不过仅推荐在开发中使用。
2.2 Hello Itcast
上代码
新建文件hello.py，代码如下：
执行如下命令，开启tornado：
$ python hello.py
打开浏览器，输入网址127.0.0.1:8000（或localhost:8000），查看效果：
代码讲解
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 Itcast!")
-
-
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程序编写思路
-
创建web应用实例对象，第一个初始化参数为路由映射列表。
-
定义实现路由映射列表中的handler类。
-
创建服务器实例，绑定服务器端口。
-
启动当前线程的IOLoop。
2.3 httpserver
上一节我们说在tornado.web.Application.listen()（示例代码中的app.listen(8000)）的方法中，创建了一个http服务器示例并绑定到给定端口，我们能不能自己动手来实现这一部分功能呢？
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 Itcast!")
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。
单进程与多进程
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
我们也可以一次启动多个进程，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 Itcast!")
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。
本例中，我们使用http_server.start(0)，而我的虚拟机设定cpu核数为2，演示结果：
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。
2.4 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。
tornado.options.parse_command_line()
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("itcast", default=[], type=str, multiple=True, help="itcast 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 Itcast!")
if __name__ == "__main__":
tornado.options.parse_command_line()
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()
执行如下命令开启程序：
$ python opt.py --port=9000 --itcast=python,c++,java,php,ios
效果如下：
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 = 8000itcast = ["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("itcast", default=[], type=str, multiple=True, help="itcast 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 Itcast!")
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)
...
2.5 练习
-
尝试解释清Tornado利用epoll机制实现支持高并发的原因。
-
能够不参考课件熟练默写出Tornado的基本代码案例。
3 深入Tornado
知识点
-
Application设置
-
debug模式
-
路由设置扩展
-
RequestHandler的使用
-
输入方法
-
输出方法
-
可重写接口
-
3.1 Application
settings
前面的学习中，我们在创建tornado.web.Application的对象时，传入了第一个参数——路由映射列表。实际上Application类的构造函数还接收很多关于tornado web应用的配置参数，在后面的学习中我们用到的地方会为大家介绍。
我们先来学习一个参数：
debug，设置tornado是否工作在调试模式，默认为False即工作在生产模式。当设置debug=True 后，tornado会工作在调试/开发模式，在此种模式下，tornado为方便我们开发而提供了几种特性：
-
自动重启，tornado应用会监控我们的源代码文件，当有改动保存后便会重启程序，这可以减少我们手动重启程序的次数。需要注意的是，一旦我们保存的更改有错误，自动重启会导致程序报错而退出，从而需要我们保存修正错误后手动启动程序。这一特性也可单独通过autoreload=True设置；
-
取消缓存编译的模板，可以单独通过compiled_template_cache=False来设置；
-
取消缓存静态文件hash值，可以单独通过static_hash_cache=False来设置；
-
提供追踪信息，当RequestHandler或者其子类抛出一个异常而未被捕获后，会生成一个包含追踪信息的页面，可以单独通过serve_traceback=True来设置。
使用debug参数的方法：
import tornado.web app = tornado.web.Application([], debug=True)
路由映射
先前我们在构建路由映射列表的时候，使用的是二元元组，如：
[(r"/", IndexHandler),]
对于这个映射列表中的路由，实际上还可以传入多个信息，如：
对于路由中的字典，会传入到对应的RequestHandler的initialize()方法中：
对于路由中的name字段，注意此时不能再使用元组，而应使用tornado.web.url来构建。name是给该路由起一个名字，可以通过调用RequestHandler.reverse_url(name)来获取该
名字对应的url。
3.2 输入
下面几节主要讲解tornado.web.RequestHandler。
回想一下，利用HTTP协议向服务器传参有几种途径？
-
查询字符串（query string)，形如key1=value1&key2=value2；
-
请求体（body）中发送的数据，比如表单数据、json、xml；
-
提取uri的特定部分，如/blogs/2016/09/0001，可以在服务器端的路由中用正则表达式截取；
-
在http报文的头（header）中增加自定义字段，如X-XSRFToken=itcast。
我们现在来看下tornado中为我们提供了哪些方法来获取请求的信息。
1. 获取查询字符串参数
get_query_argument(name, default=_ARG_DEFAULT, strip=True)
从请求的查询字符串中返回指定参数name的值，如果出现多个同名参数，则返回最后一个的值。
default为设值未传name参数时返回的默认值，如若default也未设置，则会抛出tornado.web.MissingArgumentError异常。
strip表示是否过滤掉左右两边的空白字符，默认为过滤。
get_query_arguments(name, strip=True)
从请求的查询字符串中返回指定参数name的值，注意返回的是list列表（即使对应name参数只有一个值）。若未找到name参数，则返回空列表[]。
strip同前，不再赘述。
2. 获取请求体参数
get_body_argument(name, default=_ARG_DEFAULT, strip=True)
从请求体中返回指定参数name的值，如果出现多个同名参数，则返回最后一个的值。
default与strip同前，不再赘述。
get_body_arguments(name, strip=True)
从请求体中返回指定参数name的值，注意返回的是list列表（即使对应name参数只有一个值）。若未找到name参数，则返回空列表[]。
strip同前，不再赘述。
说明
对于请求体中的数据要求为字符串，且格式为表单编码格式（与url中的请求字符串格式相同），即key1=value1&key2=value2，HTTP报文头Header中的"Content-Type"为application/x-www-form-urlencoded 或 multipart/form-data。对于请求体数据为json或xml的，无法通过这两个方法获取。
3. 前两类方法的整合
get_argument(name, default=_ARG_DEFAULT, strip=True)
从请求体和查询字符串中返回指定参数name的值，如果出现多个同名参数，则返回最后一个的值。
default与strip同前，不再赘述。
get_arguments(name, strip=True)
从请求体和查询字符串中返回指定参数name的值，注意返回的是list列表（即使对应name参数只有一个值）。若未找到name参数，则返回空列表[]。
strip同前，不再赘述。
说明
对于请求体中数据的要求同前。 这两个方法最常用。
用代码来看上述六中方法的使用：
# coding:utf-8
import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import tornado.options
from tornado.options import options, define
from tornado.web import RequestHandler, MissingArgumentError
define("port", default=8000, type=int, help="run server on the given port.")
class IndexHandler(RequestHandler):
def post(self):
query_arg = self.get_query_argument("a")
query_args = self.get_query_arguments("a")
body_arg = self.get_body_argument("a")
body_args = self.get_body_arguments("a", strip=False)
arg = self.get_argument("a")
args = self.get_arguments("a")
default_arg = self.get_argument("b", "itcast")
default_args = self.get_arguments("b")
try:
missing_arg = self.get_argument("c")
except MissingArgumentError as e:
missing_arg = "We catched the MissingArgumentError!"
print e
missing_args = self.get_arguments("c")
rep = "query_arg:%s<br/>" % query_arg
rep += "query_args:%s<br/>" % query_args
rep += "body_arg:%s<br/>" % body_arg
rep += "body_args:%s<br/>" % body_args
rep += "arg:%s<br/>" % arg
rep += "args:%s<br/>" % args
rep += "default_arg:%s<br/>" % default_arg
rep += "default_args:%s<br/>" % default_args
rep += "missing_arg:%s<br/>" % missing_arg
rep += "missing_args:%s<br/>" % missing_args
self.write(rep)
if __name__ == "__main__":
tornado.options.parse_command_line()
app = tornado.web.Application([
(r"/", IndexHandler),
])
http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
http_server.listen(options.port)
tornado.ioloop.IOLoop.current().start()
注意：以上方法返回的都是unicode字符串
思考
-
什么时候设置default，什么时候不设置default？
-
default的默认值_ARG_DEFAULT是什么？
-
什么时候使用strip，亦即什么时候要截断空白字符，什么时候不需要？
4. 关于请求的其他信息
RequestHandler.request 对象存储了关于请求的相关信息，具体属性有：
-
method HTTP的请求方式，如GET或POST;
-
host 被请求的主机名；
-
uri 请求的完整资源标示，包括路径和查询字符串；
-
path 请求的路径部分；
-
query 请求的查询字符串部分；
-
version 使用的HTTP版本；
-
headers 请求的协议头，是类字典型的对象，支持关键字索引的方式获取特定协议头信息，例如：request.headers["Content-Type"]
-
body 请求体数据；
-
remote_ip 客户端的IP地址；
-
files 用户上传的文件，为字典类型，型如：
-
tornado.httputil.HTTPFile是接收到的文件对象，它有三个属性：
-
filename 文件的实际名字，与form_filename1不同，字典中的键名代表的是表单对应项的名字；
-
body 文件的数据实体；
-
content_type 文件的类型。 这三个对象属性可以像字典一样支持关键字索引，如request.files["form_filename1"][0]["body"]。
-
{
-
"form_filename1":[<tornado.httputil.HTTPFile>, <tornado.httputil.HTTPFile>],
-
"form_filename2":[<tornado.httputil.HTTPFile>,],
-
...
-
}
-
我们来实现一个上传文件并保存在服务器本地的小程序upload.py：
5. 正则提取uri
tornado中对于路由映射也支持正则提取uri，提取出来的参数会作为RequestHandler中对应请求方式的成员方法参数。若在正则表达式中定义了名字，则参数按名传递；若未定义名字，则参数按顺序传递。提取出来的参数会作为对应请求方式的成员方法的参数。
建议：提取多个值时最好用命名方式。
引言
回想Django的部署方式
以Django为代表的python web应用部署时采用wsgi协议与服务器对接（被服务器托管），而这类服务器通常都是基于多线程的，也就是说每一个网络请求服务器都会有一个对应的线程来用web应用（如Django）进行处理。
考虑两类应用场景
-
用户量大，高并发
如秒杀抢购、双十一某宝购物、春节抢火车票
-
大量的HTTP持久连接
使用同一个TCP连接来发送和接收多个HTTP请求/应答，而不是为每一个新的请求/应答打开新的连接的方法。
对于HTTP 1.0，可以在请求的包头（Header）中添加Connection: Keep-Alive。
对于HTTP 1.1，所有的连接默认都是持久连接。
对于这两种场景，通常基于多线程的服务器很难应对。
C10K问题
对于前文提出的这种高并发问题，我们通常用C10K这一概念来描述。C10K—— Concurrently handling ten thousandconnections，即并发10000个连接。对于单台服务器而言，根本无法承担，而采用多台服务器分布式又意味着高昂的成本。如何解决C10K问题？
Tornado
Tornado在设计之初就考虑到了性能因素，旨在解决C10K问题，这样的设计使得其成为一个拥有非常高性能的解决方案（服务器与框架的集合体）。
1 关于Tornado
知识点
-
了解什么是Tornado框架
-
了解Tornado与Django的区别
1.1 Tornado是为何物
Tornado全称Tornado Web Server，是一个用Python语言写成的Web服务器兼Web应用框架，由FriendFeed公司在自己的网站FriendFeed中使用，被Facebook收购以后框架在2009年9月以开源软件形式开放给大众。
特点：
-
作为Web框架，是一个轻量级的Web框架，类似于另一个Python web框架Web.py，其拥有异步非阻塞IO的处理方式。
-
作为Web服务器，Tornado有较为出色的抗负载能力，官方用nginx反向代理的方式部署Tornado和其它Python web应用框架进行对比，结果最大浏览量超过第二名近40%。
性能： Tornado有着优异的性能。它试图解决C10k问题，即处理大于或等于一万的并发，下表是和一些其他Web框架与服务器的对比:
Tornado框架和服务器一起组成一个WSGI的全栈替代品。单独在WSGI容器中使用tornado网络框架或者tornaod http服务器，有一定的局限性，为了最大化的利用tornado的性能，推荐同时使用tornaod的网络框架和HTTP服务器
1.2 Tornado与Django
Django
Django是走大而全的方向，注重的是高效开发，它最出名的是其全自动化的管理后台：只需要使用起ORM，做简单的对象定义，它就能自动生成数据库结构、以及全功能的管理后台。
Django提供的方便，也意味着Django内置的ORM跟框架内的其他模块耦合程度高，应用程序必须使用Django内置的ORM，否则就不能享受到框架内提供的种种基于其ORM的便利。
-
session功能
-
后台管理
-
ORM
Tornado
Tornado走的是少而精的方向，注重的是性能优越，它最出名的是异步非阻塞的设计方式。
-
HTTP服务器
-
异步编程
-
WebSockets
2 初识Tornado
知识点
-
Tornado的安装
-
了解Tornado的原理
-
掌握Tornado的基本写法
-
掌握Tornado的基本模块
-
tornado.web
-
tornado.ioloop
-
tornado.httpserver
-
tornado.options
-
2.1 安装
自动安装
-
查看自己当前的环境是否已安装
$ pip list
-
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
-
关于使用平台的说明
Tornado应该运行在类Unix平台，在线上部署时为了最佳的性能和扩展性，仅推荐Linux和BSD（因为充分利用Linux的epoll工具和BSD的kqueue工具，
是Tornado不依靠多进程/多线程而达到高性能的原因）。
对于Mac OS X，虽然也是衍生自BSD并且支持kqueue，但是其网络性能通常不太给力，因此仅推荐用于开发。
对于Windows，Tornado官方没有提供配置支持，但是也可以运行起来，不过仅推荐在开发中使用。
2.2 Hello Itcast
上代码
新建文件hello.py，代码如下：
执行如下命令，开启tornado：
$ python hello.py
打开浏览器，输入网址127.0.0.1:8000（或localhost:8000），查看效果：
代码讲解
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 Itcast!")
-
-
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程序编写思路
-
创建web应用实例对象，第一个初始化参数为路由映射列表。
-
定义实现路由映射列表中的handler类。
-
创建服务器实例，绑定服务器端口。
-
启动当前线程的IOLoop。
2.3 httpserver
上一节我们说在tornado.web.Application.listen()（示例代码中的app.listen(8000)）的方法中，创建了一个http服务器示例并绑定到给定端口，我们能不能自己动手来实现这一部分功能呢？
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 Itcast!")
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。
单进程与多进程
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
我们也可以一次启动多个进程，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 Itcast!")
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。
本例中，我们使用http_server.start(0)，而我的虚拟机设定cpu核数为2，演示结果：
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。
2.4 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。
tornado.options.parse_command_line()
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("itcast", default=[], type=str, multiple=True, help="itcast 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 Itcast!")
if __name__ == "__main__":
tornado.options.parse_command_line()
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()
执行如下命令开启程序：
$ python opt.py --port=9000 --itcast=python,c++,java,php,ios
效果如下：
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 = 8000itcast = ["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("itcast", default=[], type=str, multiple=True, help="itcast 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 Itcast!")
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)
...
2.5 练习
-
尝试解释清Tornado利用epoll机制实现支持高并发的原因。
-
能够不参考课件熟练默写出Tornado的基本代码案例。
3 深入Tornado
知识点
-
Application设置
-
debug模式
-
路由设置扩展
-
RequestHandler的使用
-
输入方法
-
输出方法
-
可重写接口
-
3.1 Application
settings
前面的学习中，我们在创建tornado.web.Application的对象时，传入了第一个参数——路由映射列表。实际上Application类的构造函数还接收很多关于tornado web应用的配置参数，在后面的学习中我们用到的地方会为大家介绍。
我们先来学习一个参数：
debug，设置tornado是否工作在调试模式，默认为False即工作在生产模式。当设置debug=True 后，tornado会工作在调试/开发模式，在此种模式下，tornado为方便我们开发而提供了几种特性：
-
自动重启，tornado应用会监控我们的源代码文件，当有改动保存后便会重启程序，这可以减少我们手动重启程序的次数。需要注意的是，一旦我们保存的更改有错误，自动重启会导致程序报错而退出，从而需要我们保存修正错误后手动启动程序。这一特性也可单独通过autoreload=True设置；
-
取消缓存编译的模板，可以单独通过compiled_template_cache=False来设置；
-
取消缓存静态文件hash值，可以单独通过static_hash_cache=False来设置；
-
提供追踪信息，当RequestHandler或者其子类抛出一个异常而未被捕获后，会生成一个包含追踪信息的页面，可以单独通过serve_traceback=True来设置。
使用debug参数的方法：
import tornado.web app = tornado.web.Application([], debug=True)
路由映射
先前我们在构建路由映射列表的时候，使用的是二元元组，如：
[(r"/", IndexHandler),]
对于这个映射列表中的路由，实际上还可以传入多个信息，如：
对于路由中的字典，会传入到对应的RequestHandler的initialize()方法中：
对于路由中的name字段，注意此时不能再使用元组，而应使用tornado.web.url来构建。name是给该路由起一个名字，可以通过调用RequestHandler.reverse_url(name)来获取该
名字对应的url。
3.2 输入
下面几节主要讲解tornado.web.RequestHandler。
回想一下，利用HTTP协议向服务器传参有几种途径？
-
查询字符串（query string)，形如key1=value1&key2=value2；
-
请求体（body）中发送的数据，比如表单数据、json、xml；
-
提取uri的特定部分，如/blogs/2016/09/0001，可以在服务器端的路由中用正则表达式截取；
-
在http报文的头（header）中增加自定义字段，如X-XSRFToken=itcast。
我们现在来看下tornado中为我们提供了哪些方法来获取请求的信息。
1. 获取查询字符串参数
get_query_argument(name, default=_ARG_DEFAULT, strip=True)
从请求的查询字符串中返回指定参数name的值，如果出现多个同名参数，则返回最后一个的值。
default为设值未传name参数时返回的默认值，如若default也未设置，则会抛出tornado.web.MissingArgumentError异常。
strip表示是否过滤掉左右两边的空白字符，默认为过滤。
get_query_arguments(name, strip=True)
从请求的查询字符串中返回指定参数name的值，注意返回的是list列表（即使对应name参数只有一个值）。若未找到name参数，则返回空列表[]。
strip同前，不再赘述。
2. 获取请求体参数
get_body_argument(name, default=_ARG_DEFAULT, strip=True)
从请求体中返回指定参数name的值，如果出现多个同名参数，则返回最后一个的值。
default与strip同前，不再赘述。
get_body_arguments(name, strip=True)
从请求体中返回指定参数name的值，注意返回的是list列表（即使对应name参数只有一个值）。若未找到name参数，则返回空列表[]。
strip同前，不再赘述。
说明
对于请求体中的数据要求为字符串，且格式为表单编码格式（与url中的请求字符串格式相同），即key1=value1&key2=value2，HTTP报文头Header中的"Content-Type"为application/x-www-form-urlencoded 或 multipart/form-data。对于请求体数据为json或xml的，无法通过这两个方法获取。
3. 前两类方法的整合
get_argument(name, default=_ARG_DEFAULT, strip=True)
从请求体和查询字符串中返回指定参数name的值，如果出现多个同名参数，则返回最后一个的值。
default与strip同前，不再赘述。
get_arguments(name, strip=True)
从请求体和查询字符串中返回指定参数name的值，注意返回的是list列表（即使对应name参数只有一个值）。若未找到name参数，则返回空列表[]。
strip同前，不再赘述。
说明
对于请求体中数据的要求同前。 这两个方法最常用。
用代码来看上述六中方法的使用：
# coding:utf-8
import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import tornado.options
from tornado.options import options, define
from tornado.web import RequestHandler, MissingArgumentError
define("port", default=8000, type=int, help="run server on the given port.")
class IndexHandler(RequestHandler):
def post(self):
query_arg = self.get_query_argument("a")
query_args = self.get_query_arguments("a")
body_arg = self.get_body_argument("a")
body_args = self.get_body_arguments("a", strip=False)
arg = self.get_argument("a")
args = self.get_arguments("a")
default_arg = self.get_argument("b", "itcast")
default_args = self.get_arguments("b")
try:
missing_arg = self.get_argument("c")
except MissingArgumentError as e:
missing_arg = "We catched the MissingArgumentError!"
print e
missing_args = self.get_arguments("c")
rep = "query_arg:%s<br/>" % query_arg
rep += "query_args:%s<br/>" % query_args
rep += "body_arg:%s<br/>" % body_arg
rep += "body_args:%s<br/>" % body_args
rep += "arg:%s<br/>" % arg
rep += "args:%s<br/>" % args
rep += "default_arg:%s<br/>" % default_arg
rep += "default_args:%s<br/>" % default_args
rep += "missing_arg:%s<br/>" % missing_arg
rep += "missing_args:%s<br/>" % missing_args
self.write(rep)
if __name__ == "__main__":
tornado.options.parse_command_line()
app = tornado.web.Application([
(r"/", IndexHandler),
])
http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
http_server.listen(options.port)
tornado.ioloop.IOLoop.current().start()
注意：以上方法返回的都是unicode字符串
思考
-
什么时候设置default，什么时候不设置default？
-
default的默认值_ARG_DEFAULT是什么？
-
什么时候使用strip，亦即什么时候要截断空白字符，什么时候不需要？
4. 关于请求的其他信息
RequestHandler.request 对象存储了关于请求的相关信息，具体属性有：
-
method HTTP的请求方式，如GET或POST;
-
host 被请求的主机名；
-
uri 请求的完整资源标示，包括路径和查询字符串；
-
path 请求的路径部分；
-
query 请求的查询字符串部分；
-
version 使用的HTTP版本；
-
headers 请求的协议头，是类字典型的对象，支持关键字索引的方式获取特定协议头信息，例如：request.headers["Content-Type"]
-
body 请求体数据；
-
remote_ip 客户端的IP地址；
-
files 用户上传的文件，为字典类型，型如：
-
tornado.httputil.HTTPFile是接收到的文件对象，它有三个属性：
-
filename 文件的实际名字，与form_filename1不同，字典中的键名代表的是表单对应项的名字；
-
body 文件的数据实体；
-
content_type 文件的类型。 这三个对象属性可以像字典一样支持关键字索引，如request.files["form_filename1"][0]["body"]。
-
{
-
"form_filename1":[<tornado.httputil.HTTPFile>, <tornado.httputil.HTTPFile>],
-
"form_filename2":[<tornado.httputil.HTTPFile>,],
-
...
-
}
-
我们来实现一个上传文件并保存在服务器本地的小程序upload.py：
5. 正则提取uri
tornado中对于路由映射也支持正则提取uri，提取出来的参数会作为RequestHandler中对应请求方式的成员方法参数。若在正则表达式中定义了名字，则参数按名传递；若未定义名字，则参数按顺序传递。提取出来的参数会作为对应请求方式的成员方法的参数。
建议：提取多个值时最好用命名方式。
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