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在比較 Python 框架的系列文章的第三部分中，我們來了解 Tornado，它是為處理異步進(jìn)程而構(gòu)建的。

成都創(chuàng)新互聯(lián)長期為上千家客戶提供的網(wǎng)站建設(shè)服務(wù)，團(tuán)隊(duì)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)10年，關(guān)注不同地域、不同群體，并針對不同對象提供差異化的產(chǎn)品和服務(wù)；打造開放共贏平臺，與合作伙伴共同營造健康的互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境。為巴南企業(yè)提供專業(yè)的網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)，巴南網(wǎng)站改版等技術(shù)服務(wù)。擁有10多年豐富建站經(jīng)驗(yàn)和眾多成功案例,為您定制開發(fā)。

在這個(gè)由四部分組成的系列文章的前兩篇中，我們介紹了 Pyramid 和 Flask Web 框架。我們已經(jīng)構(gòu)建了兩次相同的應(yīng)用程序，看到了一個(gè)完整的 DIY 框架和包含了更多功能的框架之間的異同。

現(xiàn)在讓我們來看看另一個(gè)稍微不同的選擇：Tornado 框架。Tornado 在很大程度上與 Flask 一樣簡單，但有一個(gè)主要區(qū)別：Tornado 是專門為處理異步進(jìn)程而構(gòu)建的。在我們本系列所構(gòu)建的應(yīng)用程序中，這種特殊的醬料（LCTT 譯注：這里意思是 Tornado 的異步功能）在我們構(gòu)建的 app 中并不是非常有用，但我們將看到在哪里可以使用它，以及它在更一般的情況下是如何工作的。

讓我們繼續(xù)前兩篇文章中模式，首先從處理設(shè)置和配置開始。

Tornado 啟動和配置

如果你一直關(guān)注這個(gè)系列，那么第一步應(yīng)該對你來說習(xí)以為常。

 
 
 

  
  
  
$ mkdir tornado_todo
  
  
  
$ cd tornado_todo
  
  
  
$ pipenv install --python 3.6
  
  
  
$ pipenv shell
  
  
  
(tornado-someHash) $ pipenv install tornado
 
 
 

創(chuàng)建一個(gè) setup.py 文件來安裝我們的應(yīng)用程序相關(guān)的東西：

 
 
 

  
  
  
(tornado-someHash) $ touch setup.py
  
  
  
# setup.py
  
  
  
from setuptools import setup, find_packages
  
  
  

  
  
  
requires = [
  
  
  
    'tornado',
  
  
  
    'tornado-sqlalchemy',
  
  
  
    'psycopg2',
  
  
  
]
  
  
  

  
  
  
setup(
  
  
  
    name='tornado_todo',
  
  
  
    version='0.0',
  
  
  
    description='A To-Do List built with Tornado',
  
  
  
    author='',
  
  
  
    author_email='',
  
  
  
    keywords='web tornado',
  
  
  
    packages=find_packages(),
  
  
  
    install_requires=requires,
  
  
  
    entry_points={
  
  
  
        'console_scripts': [
  
  
  
            'serve_app = todo:main',
  
  
  
        ],
  
  
  
    },
  
  
  
)
 
 
 

因?yàn)?Tornado 不需要任何外部配置，所以我們可以直接編寫 Python 代碼來讓程序運(yùn)行。讓我們創(chuàng)建 todo 目錄，并用需要的前幾個(gè)文件填充它。

 
 
 

  
  
  
todo/
  
  
  
    __init__.py
  
  
  
    models.py
  
  
  
    views.py
 
 
 

就像 Flask 和 Pyramid 一樣，Tornado 也有一些基本配置，放在 __init__.py 中。從 tornado.web 中，我們將導(dǎo)入 Application 對象，它將處理路由和視圖的連接，包括數(shù)據(jù)庫（當(dāng)我們談到那里時(shí)再說）以及運(yùn)行 Tornado 應(yīng)用程序所需的其它額外設(shè)置。

 
 
 

  
  
  
# __init__.py
  
  
  
from tornado.web import Application
  
  
  

  
  
  
def main():
  
  
  
 """Construct and serve the tornado application."""
  
  
  
 app = Application()
 
 
 

像 Flask 一樣，Tornado 主要是一個(gè) DIY 框架。當(dāng)構(gòu)建我們的 app 時(shí)，我們必須設(shè)置該應(yīng)用實(shí)例。因?yàn)?Tornado 用它自己的 HTTP 服務(wù)器來提供該應(yīng)用，我們必須設(shè)置如何提供該應(yīng)用。首先，在 tornado.options.define 中定義要監(jiān)聽的端口。然后我們實(shí)例化 Tornado 的 HTTPServer，將該 Application 對象的實(shí)例作為參數(shù)傳遞給它。

 
 
 

  
  
  
# __init__.py
  
  
  
from tornado.httpserver import HTTPServer
  
  
  
from tornado.options import define, options
  
  
  
from tornado.web import Application
  
  
  

  
  
  
define('port', default=8888, help='port to listen on')
  
  
  

  
  
  
def main():
  
  
  
    """Construct and serve the tornado application."""
  
  
  
    app = Application()
  
  
  
    http_server = HTTPServer(app)
  
  
  
    http_server.listen(options.port)
 
 
 

當(dāng)我們使用 define 函數(shù)時(shí)，我們最終會在 options 對象上創(chuàng)建屬性。第一個(gè)參數(shù)位置的任何內(nèi)容都將是屬性的名稱，分配給 default 關(guān)鍵字參數(shù)的內(nèi)容將是該屬性的值。

例如，如果我們將屬性命名為 potato 而不是 port，我們可以通過 options.potato 訪問它的值。

在 HTTPServer 上調(diào)用 listen 并不會啟動服務(wù)器。我們必須再做一步，找一個(gè)可以監(jiān)聽請求并返回響應(yīng)的工作應(yīng)用程序，我們需要一個(gè)輸入輸出循環(huán)。幸運(yùn)的是，Tornado 以 tornado.ioloop.IOLoop 的形式提供了開箱即用的功能。

 
 
 

  
  
  
# __init__.py
  
  
  
from tornado.httpserver import HTTPServer
  
  
  
from tornado.ioloop import IOLoop
  
  
  
from tornado.options import define, options
  
  
  
from tornado.web import Application
  
  
  

  
  
  
define('port', default=8888, help='port to listen on')
  
  
  

  
  
  
def main():
  
  
  
    """Construct and serve the tornado application."""
  
  
  
    app = Application()
  
  
  
    http_server = HTTPServer(app)
  
  
  
    http_server.listen(options.port)
  
  
  
    print('Listening on http://localhost:%i' % options.port)
  
  
  
    IOLoop.current().start()
 
 
 

我喜歡某種形式的 print 語句，來告訴我什么時(shí)候應(yīng)用程序正在提供服務(wù)，這是我的習(xí)慣。如果你愿意，可以不使用 print。

我們以 IOLoop.current().start() 開始我們的 I/O 循環(huán)。讓我們進(jìn)一步討論輸入，輸出和異步性。

Python 中的異步和 I/O 循環(huán)的基礎(chǔ)知識

請?jiān)试S我提前說明，我絕對，肯定，一定并且放心地說不是異步編程方面的專家。就像我寫的所有內(nèi)容一樣，接下來的內(nèi)容源于我對這個(gè)概念的理解的局限性。因?yàn)槲沂侨?，可能有很深很深的缺陷?/p>

異步程序的主要問題是：

 
 
 

  
  
  
* 數(shù)據(jù)如何進(jìn)來？
  
  
  
* 數(shù)據(jù)如何出去？
  
  
  
* 什么時(shí)候可以在不占用我全部注意力情況下運(yùn)行某個(gè)過程？
 
 
 

由于全局解釋器鎖（GIL），Python 被設(shè)計(jì)為一種單線程語言。對于 Python 程序必須執(zhí)行的每個(gè)任務(wù)，其線程執(zhí)行的全部注意力都集中在該任務(wù)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)。我們的 HTTP 服務(wù)器是用 Python 編寫的，因此，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)（如 HTTP 請求）時(shí)，服務(wù)器的唯一關(guān)心的是傳入的數(shù)據(jù)。這意味著，在大多數(shù)情況下，無論是程序需要運(yùn)行還是處理數(shù)據(jù)，程序都將完全消耗服務(wù)器的執(zhí)行線程，阻止接收其它可能的數(shù)據(jù)，直到服務(wù)器完成它需要做的事情。

在許多情況下，這不是太成問題。典型的 Web 請求，響應(yīng)周期只需要幾分之一秒。除此之外，構(gòu)建 HTTP 服務(wù)器的套接字可以維護(hù)待處理的傳入請求的積壓。因此，如果請求在該套接字處理其它內(nèi)容時(shí)進(jìn)入，則它很可能只是在處理之前稍微排隊(duì)等待一會。對于低到中等流量的站點(diǎn)，幾分之一秒的時(shí)間并不是什么大問題，你可以使用多個(gè)部署的實(shí)例以及 NGINX 等負(fù)載均衡器來為更大的請求負(fù)載分配流量。

但是，如果你的平均響應(yīng)時(shí)間超過一秒鐘，該怎么辦？如果你使用來自傳入請求的數(shù)據(jù)來啟動一些長時(shí)間的過程（如機(jī)器學(xué)習(xí)算法或某些海量數(shù)據(jù)庫查詢），該怎么辦？現(xiàn)在，你的單線程 Web 服務(wù)器開始累積一個(gè)無法尋址的積壓請求，其中一些請求會因?yàn)槌瑫r(shí)而被丟棄。這不是一種選擇，特別是如果你希望你的服務(wù)在一段時(shí)間內(nèi)是可靠的。

異步 Python 程序登場。重要的是要記住因?yàn)樗怯?Python 編寫的，所以程序仍然是一個(gè)單線程進(jìn)程。除非特別標(biāo)記，否則在異步程序中仍然會阻塞執(zhí)行。

但是，當(dāng)異步程序結(jié)構(gòu)正確時(shí)，只要你指定某個(gè)函數(shù)應(yīng)該具有這樣的能力，你的異步 Python 程序就可以“擱置”長時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)。然后，當(dāng)擱置的任務(wù)完成并準(zhǔn)備好恢復(fù)時(shí)，異步控制器會收到報(bào)告，只要在需要時(shí)管理它們的執(zhí)行，而不會完全阻塞對新輸入的處理。

這有點(diǎn)夸張，所以讓我們用一個(gè)人類的例子來證明。

帶回家吧

我經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自己在家里試圖完成很多家務(wù)，但沒有多少時(shí)間來做它們。在某一天，積壓的家務(wù)可能看起來像：

 
 
 

  
  
  
* 做飯（20 分鐘準(zhǔn)備，40 分鐘烹飪）
  
  
  
* 洗碗（60 分鐘）
  
  
  
* 洗滌并擦干衣物（30 分鐘洗滌，每次干燥 90 分鐘）
  
  
  
* 真空清洗地板（30 分鐘）
 
 
 

如果我是一個(gè)傳統(tǒng)的同步程序，我會親自完成每項(xiàng)任務(wù)。在我考慮處理任何其他事情之前，每項(xiàng)任務(wù)都需要我全神貫注地完成。因?yàn)槿绻麤]有我的全力關(guān)注，什么事情都完成不了。所以我的執(zhí)行順序可能如下：

 
 
 

  
  
  
1. 完全專注于準(zhǔn)備和烹飪食物，包括等待食物烹飪（60 分鐘）
  
  
  
2. 將臟盤子移到水槽中（65 分鐘過去了）
  
  
  
3. 清洗所有盤子（125 分鐘過去了）
  
  
  
4. 開始完全專注于洗衣服，包括等待洗衣機(jī)洗完，然后將衣物轉(zhuǎn)移到烘干機(jī)，再等烘干機(jī)完成（ 250 分鐘過去了）
  
  
  
5. 對地板進(jìn)行真空吸塵（280 分鐘了）
 
 
 

從頭到尾完成所有事情花費(fèi)了 4 小時(shí) 40 分鐘。

我應(yīng)該像異步程序一樣聰明地工作，而不是努力工作。我的家里到處都是可以為我工作的機(jī)器，而不用我一直努力工作。同時(shí)，現(xiàn)在我可以將注意力轉(zhuǎn)移真正需要的東西上。

我的執(zhí)行順序可能看起來像：

 
 
 

  
  
  
1. 將衣物放入洗衣機(jī)并啟動它（5 分鐘）
  
  
  
2. 在洗衣機(jī)運(yùn)行時(shí)，準(zhǔn)備食物（25 分鐘過去了）
  
  
  
3. 準(zhǔn)備好食物后，開始烹飪食物（30 分鐘過去了）
  
  
  
4. 在烹飪食物時(shí)，將衣物從洗衣機(jī)移到烘干機(jī)機(jī)中開始烘干（35 分鐘過去了）
  
  
  
5. 當(dāng)烘干機(jī)運(yùn)行中，且食物仍在烹飪時(shí)，對地板進(jìn)行真空吸塵（65 分鐘過去了）
  
  
  
6. 吸塵后，將食物從爐子中取出并裝盤子入洗碗機(jī)（70 分鐘過去了）
  
  
  
7. 運(yùn)行洗碗機(jī)（130 分鐘完成）
 
 
 

現(xiàn)在花費(fèi)的時(shí)間下降到 2 小時(shí) 10 分鐘。即使我允許在作業(yè)之間切換花費(fèi)更多時(shí)間（總共 10-20 分鐘）。如果我等待著按順序執(zhí)行每項(xiàng)任務(wù)，我花費(fèi)的時(shí)間仍然只有一半左右。這就是將程序構(gòu)造為異步的強(qiáng)大功能。

那么 I/O 循環(huán)在哪里？

一個(gè)異步 Python 程序的工作方式是從某個(gè)外部源（輸入）獲取數(shù)據(jù)，如果某個(gè)進(jìn)程需要，則將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到某個(gè)外部工作者（輸出）進(jìn)行處理。當(dāng)外部進(jìn)程完成時(shí)，Python 主程序會收到提醒，然后程序獲取外部處理（輸入）的結(jié)果，并繼續(xù)這樣其樂融融的方式。

當(dāng)數(shù)據(jù)不在 Python 主程序手中時(shí)，主程序就會被釋放來處理其它任何事情。包括等待全新的輸入（如 HTTP 請求）和處理長時(shí)間運(yùn)行的進(jìn)程的結(jié)果（如機(jī)器學(xué)習(xí)算法的結(jié)果，長時(shí)間運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫查詢）。主程序雖仍然是單線程的，但成了事件驅(qū)動的，它對程序處理的特定事件會觸發(fā)動作。監(jiān)聽這些事件并指示應(yīng)如何處理它們的主要是 I/O 循環(huán)在工作。

我知道，我們走了很長的路才得到這個(gè)重要的解釋，但我希望在這里傳達(dá)的是，它不是魔術(shù)，也不是某種復(fù)雜的并行處理或多線程工作。全局解釋器鎖仍然存在，主程序中任何長時(shí)間運(yùn)行的進(jìn)程仍然會阻塞其它任何事情的進(jìn)行，該程序仍然是單線程的。然而，通過將繁瑣的工作外部化，我們可以將線程的注意力集中在它需要注意的地方。

這有點(diǎn)像我上面的異步任務(wù)。當(dāng)我的注意力完全集中在準(zhǔn)備食物上時(shí)，它就是我所能做的一切。然而，當(dāng)我能讓爐子幫我做飯，洗碗機(jī)幫我洗碗，洗衣機(jī)和烘干機(jī)幫我洗衣服時(shí)，我的注意力就會被釋放出來，去做其它事情。當(dāng)我被提醒，我的一個(gè)長時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)已經(jīng)完成并準(zhǔn)備再次處理時(shí)，如果我的注意力是空閑的，我可以獲取該任務(wù)的結(jié)果，并對其做下一步需要做的任何事情。

Tornado 路由和視圖

盡管經(jīng)歷了在 Python 中討論異步的所有麻煩，我們還是決定暫不使用它。先來編寫一個(gè)基本的 Tornado 視圖。

與我們在 Flask 和 Pyramid 實(shí)現(xiàn)中看到的基于函數(shù)的視圖不同，Tornado 的視圖都是基于類的。這意味著我們將不在使用單獨(dú)的、獨(dú)立的函數(shù)來規(guī)定如何處理請求。相反，傳入的 HTTP 請求將被捕獲并將其分配為我們定義的類的一個(gè)屬性。然后，它的方法將處理相應(yīng)的請求類型。

讓我們從一個(gè)基本的視圖開始，即在屏幕上打印 “Hello, World”。我們?yōu)?Tornado 應(yīng)用程序構(gòu)造的每個(gè)基于類的視圖都必須繼承 tornado.web 中的 RequestHandler 對象。這將設(shè)置我們需要（但不想寫）的所有底層邏輯來接收請求，同時(shí)構(gòu)造正確格式的 HTTP 響應(yīng)。

 
 
 

  
  
  
from tornado.web import RequestHandler
  
  
  

  
  
  
class HelloWorld(RequestHandler):
  
  
  
    """Print 'Hello, world!' as the response body."""
  
  
  

  
  
  
    def get(self):
  
  
  
        """Handle a GET request for saying Hello World!."""
  
  
  
        self.write("Hello, world!")
 
 
 

因?yàn)槲覀円幚?GET 請求，所以我們聲明（實(shí)際上是重寫）了 get 方法。我們提供文本或 JSON 可序列化對象，用 self.write 寫入響應(yīng)體。之后，我們讓 RequestHandler 來做在發(fā)送響應(yīng)之前必須完成的其它工作。

就目前而言，此視圖與 Tornado 應(yīng)用程序本身并沒有實(shí)際連接。我們必須回到 __init__.py，并稍微更新 main 函數(shù)。以下是新的內(nèi)容：

 
 
 

  
  
  
# __init__.py
  
  
  
from tornado.httpserver import HTTPServer
  
  
  
from tornado.ioloop import IOLoop
  
  
  
from tornado.options import define, options
  
  
  
from tornado.web import Application
  
  
  
from todo.views import HelloWorld
  
  
  

  
  
  
define('port', default=8888, help='port to listen on')
  
  
  

  
  
  
def main():
  
  
  
    """Construct and serve the tornado application."""
  
  
  
    app = Application([
  
  
  
        ('/', HelloWorld)
  
  
  
    ])
  
  
  
    http_server = HTTPServer(app)
  
  
  
    http_server.listen(options.port)
  
  
  
    print('Listening on http://localhost:%i' % options.port)
  
  
  
    IOLoop.current().start()
 
 
 

我們做了什么

我們將 views.py 文件中的 HelloWorld 視圖導(dǎo)入到腳本 __init__.py 的頂部。然后我們添加了一個(gè)路由-視圖對應(yīng)的列表，作為 Application 實(shí)例化的第一個(gè)參數(shù)。每當(dāng)我們想要在應(yīng)用程序中聲明一個(gè)路由時(shí)，它必須綁定到一個(gè)視圖。如果需要，可以對多個(gè)路由使用相同的視圖，但每個(gè)路由必須有一個(gè)視圖。

我們可以通過在 setup.py 中啟用的 serve_app 命令來運(yùn)行應(yīng)用程序，從而確保這一切都能正常工作。查看 http://localhost:8888/ 并看到它顯示 “Hello, world!”。

當(dāng)然，在這個(gè)領(lǐng)域中我們還能做更多，也將做更多，但現(xiàn)在讓我們來討論模型吧。

連接數(shù)據(jù)庫

如果我們想要保留數(shù)據(jù)，就需要連接數(shù)據(jù)庫。與 Flask 一樣，我們將使用一個(gè)特定于框架的 SQLAchemy 變體，名為 tornado-sqlalchemy。

為什么要使用它而不是 SQLAlchemy 呢？好吧，其實(shí) tornado-sqlalchemy 具有簡單 SQLAlchemy 的所有優(yōu)點(diǎn)，因此我們?nèi)匀豢梢允褂猛ㄓ玫?Base 聲明模型，并使用我們習(xí)以為常的所有列數(shù)據(jù)類型和關(guān)系。除了我們已經(jīng)慣常了解到的，tornado-sqlalchemy 還為其數(shù)據(jù)庫查詢功能提供了一種可訪問的異步模式，專門用于與 Tornado 現(xiàn)有的 I/O 循環(huán)一起工作。

我們通過將 tornado-sqlalchemy 和 psycopg2 添加到 setup.py 到所需包的列表并重新安裝包來創(chuàng)建環(huán)境。在 models.py 中，我們聲明了模型。這一步看起來與我們在 Flask 和 Pyramid 中已經(jīng)看到的完全一樣，所以我將跳過全部聲明，只列出了 Task 模型的必要部分。

 
 
 

  
  
  
# 這不是完整的 models.py, 但是足夠看到不同點(diǎn)
  
  
  
from tornado_sqlalchemy import declarative_base
  
  
  

  
  
  
Base = declarative_base
  
  
  

  
  
  
class Task(Base):
  
  
  
    # 等等，因?yàn)槭Ｏ碌膸缀跛械臇|西都一樣 ...
 
 
 

我們?nèi)匀恍枰獙?tornado-sqlalchemy 連接到實(shí)際應(yīng)用程序。在 __init__.py 中，我們將定義數(shù)據(jù)庫并將其集成到應(yīng)用程序中。

 
 
 

  
  
  
# __init__.py
  
  
  
from tornado.httpserver import HTTPServer
  
  
  
from tornado.ioloop import IOLoop
  
  
  
from tornado.options import define, options
  
  
  
from tornado.web import Application
  
  
  
from todo.views import HelloWorld
  
  
  

  
  
  
# add these
  
  
  
import os
  
  
  
from tornado_sqlalchemy import make_session_factory
  
  
  

  
  
  
define('port', default=8888, help='port to listen on')
  
  
  
factory = make_session_factory(os.environ.get('DATABASE_URL', ''))
  
  
  

  
  
  
def main():
  
  
  
    """Construct and serve the tornado application."""
  
  
  
    app = Application([
  
  
  
        ('/', HelloWorld)
  
  
  
    ],
  
  
  
        session_factory=factory
  
  
  
    )
  
  
  
    http_server = HTTPServer(app)
  
  
  
    http_server.listen(options.port)
  
  
  
    print('Listening on http://localhost:%i' % options.port)
  
  
  
    IOLoop.current().start()
 
 
 

就像我們在 Pyramid 中傳遞的會話工廠一樣，我們可以使用 make_session_factory 來接收數(shù)據(jù)庫 URL 并生成一個(gè)對象，這個(gè)對象的唯一目的是為視圖提供到數(shù)據(jù)庫的連接。然后我們將新創(chuàng)建的 factory 傳遞給 Application 對象，并使用 session_factory 關(guān)鍵字參數(shù)將它綁定到應(yīng)用程序中。

最后，初始化和管理數(shù)據(jù)庫與 Flask 和 Pyramid 相同（即，單獨(dú)的 DB 管理腳本，與 Base 對象一起工作等）。它看起來很相似，所以在這里我就不介紹了。

回顧視圖

Hello，World 總是適合學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，但我們需要一些真實(shí)的，特定應(yīng)用程序的視圖。

讓我們從 info 視圖開始。

 
 
 

  
  
  
# views.py
  
  
  
import json
  
  
  
from tornado.web import RequestHandler
  
  
  

  
  
  
class InfoView(RequestHandler):
  
  
  
    """只允許 GET 請求"""
  
  
  
    SUPPORTED_METHODS = ["GET"]
  
  
  

  
  
  
    def set_default_headers(self):
  
  
  
        """設(shè)置默認(rèn)響應(yīng)頭為 json 格式的"""
  
  
  
        self.set_header("Content-Type", 'application/json; charset="utf-8"')
  
  
  

  
  
  
    def get(self):
  
  
  
        """列出這個(gè) API 的路由"""
  
  
  
        routes = {
  
  
  
            'info': 'GET /api/v1',
  
  
  
            'register': 'POST /api/v1/accounts',
  
  
  
            'single profile detail': 'GET /api/v1/accounts/',
  
  
  
            'edit profile': 'PUT /api/v1/accounts/',
  
  
  
            'delete profile': 'DELETE /api/v1/accounts/',
  
  
  
            'login': 'POST /api/v1/accounts/login',
  
  
  
            'logout': 'GET /api/v1/accounts/logout',
  
  
  
            "user's tasks": 'GET /api/v1/accounts//tasks',
  
  
  
            "create task": 'POST /api/v1/accounts//tasks',
  
  
  
            "task detail": 'GET /api/v1/accounts//tasks/',
  
  
  
            "task update": 'PUT /api/v1/accounts//tasks/',
  
  
  
            "delete task": 'DELETE /api/v1/accounts//tasks/'
  
  
  
        }
  
  
  
        self.write(json.dumps(routes))
 
 
 

有什么改變嗎？讓我們從上往下看。

我們添加了 SUPPORTED_METHODS 類屬性，它是一個(gè)可迭代對象，代表這個(gè)視圖所接受的請求方法，其他任何方法都將返回一個(gè) 405 狀態(tài)碼。當(dāng)我們創(chuàng)建 HelloWorld 視圖時(shí)，我們沒有指定它，主要是當(dāng)時(shí)有點(diǎn)懶。如果沒有這個(gè)類屬性，此視圖將響應(yīng)任何試圖綁定到該視圖的路由的請求。

我們聲明了 set_default_headers 方法，它設(shè)置 HTTP 響應(yīng)的默認(rèn)頭。我們在這里聲明它，以確保我們返回的任何響應(yīng)都有一個(gè) "Content-Type" 是 "application/json" 類型。

我們將 json.dumps(some_object) 添加到 self.write 的參數(shù)中，因?yàn)樗梢院苋菀椎貥?gòu)建響應(yīng)主體的內(nèi)容。

現(xiàn)在已經(jīng)完成了，我們可以繼續(xù)將它連接到 __init__.py 中的主路由。

 
 
 

  
  
  
# __init__.py
  
  
  
from tornado.httpserver import HTTPServer
  
  
  
from tornado.ioloop import IOLoop
  
  
  
from tornado.options import define, options
  
  
  
from tornado.web import Application
  
  
  
from todo.views import InfoView
  
  
  

  
  
  
# 添加這些
  
  
  
import os
  
  
  
from tornado_sqlalchemy import make_session_factory
  
  
  

  
  
  
define('port', default=8888, help='port to listen on')
  
  
  
factory = make_session_factory(os.environ.get('DATABASE_URL', ''))
  
  
  

  
  
  
def main():
  
  
  
    """Construct and serve the tornado application."""
  
  
  
    app = Application([
  
  
  
        ('/', InfoView)
  
  
  
    ],
  
  
  
        session_factory=factory
  
  
  
    )
  
  
  
    http_server = HTTPServer(app)
  
  
  
    http_server.listen(options.port)
  
  
  
    print('Listening on http://localhost:%i' % options.port)
  
  
  
    IOLoop.current().start()
 
 
 

我們知道，還需要編寫更多的視圖和路由。每個(gè)都會根據(jù)需要放入 Application 路由列表中，每個(gè)視圖還需要一個(gè) set_default_headers 方法。在此基礎(chǔ)上，我們還將創(chuàng)建 send_response 方法，它的作用是將響應(yīng)與我們想要給響應(yīng)設(shè)置的任何自定義狀態(tài)碼打包在一起。由于每個(gè)視圖都需要這兩個(gè)方法，因此我們可以創(chuàng)建一個(gè)包含它們的基類，這樣每個(gè)視圖都可以繼承基類。這樣，我們只需要編寫一次。

 
 
 

  
  
  
# views.py
  
  
  
import json
  
  
  
from tornado.web import RequestHandler
  
  
  

  
  
  
class BaseView(RequestHandler):
  
  
  
    """Base view for this application."""
  
  
  

  
  
  
    def set_default_headers(self):
  
  
  
        """Set the default response header to be JSON."""
  
  
  
        self.set_header("Content-Type", 'application/json; charset="utf-8"')
  
  
  

  
  
  
    def send_response(self, data, status=200):
  
  
  
        """Construct and send a JSON response with appropriate status code."""
  
  
  
        self.set_status(status)
  
  
  
        self.write(json.dumps(data))
 
 
 

對于我們即將編寫的 TaskListView 這樣的視圖，我們還需要一個(gè)到數(shù)據(jù)庫的連接。我們需要 tornado_sqlalchemy 中的 SessionMixin 在每個(gè)視圖類中添加一個(gè)數(shù)據(jù)庫會話。我們可以將它放在 BaseView 中，這樣，默認(rèn)情況下，從它繼承的每個(gè)視圖都可以訪問數(shù)據(jù)庫會話。

 
 
 

  
  
  
# views.py
  
  
  
import json
  
  
  
from tornado_sqlalchemy import SessionMixin
  
  
  
from tornado.web import RequestHandler
  
  
  

  
  
  
class BaseView(RequestHandler, SessionMixin):
  
  
  
    """Base view for this application."""
  
  
  

  
  
  
    def set_default_headers(self):
  
  
  
        """Set the default response header to be JSON."""
  
  
  
        self.set_header("Content-Type", 'application/json; charset="utf-8"')
  
  
  

  
  
  
    def send_response(self, data, status=200):
  
  
  
        """Construct and send a JSON response with appropriate status code."""
  
  
  
        self.set_status(status)
  
  
  
        self.write(json.dumps(data))
 
 
 

只要我們修改 BaseView 對象，在將數(shù)據(jù)發(fā)布到這個(gè) API 時(shí)，我們就應(yīng)該定位到這里。

當(dāng) Tornado（從 v.4.5 開始）使用來自客戶端的數(shù)據(jù)并將其組織起來到應(yīng)用程序中使用時(shí)，它會將所有傳入數(shù)據(jù)視為字節(jié)串。但是，這里的所有代碼都假設(shè)使用 Python 3，因此我們希望使用的唯一字符串是 Unicode 字符串。我們可以為這個(gè) BaseView 類添加另一個(gè)方法，它的工作是將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 Unicode，然后再在視圖的其他地方使用。

如果我們想要在正確的視圖方法中使用它之前轉(zhuǎn)換這些數(shù)據(jù)，我們可以重寫視圖類的原生 prepare 方法。它的工作是在視圖方法運(yùn)行前運(yùn)行。如果我們重寫 prepare 方法，我們可以設(shè)置一些邏輯來運(yùn)行，每當(dāng)收到請求時(shí)，這些邏輯就會執(zhí)行字節(jié)串到 Unicode 的轉(zhuǎn)換。

 
 
 

  
  
  
# views.py
  
  
  
import json
  
  
  
from tornado_sqlalchemy import SessionMixin
  
  
  
from tornado.web import RequestHandler
  
  
  

  
  
  
class BaseView(RequestHandler, SessionMixin):
  
  
  
    """Base view for this application."""
  
  
  

  
  
  
    def prepare(self):
  
  
  
        self.form_data = {
  
  
  
            key: [val.decode('utf8') for val in val_list]
  
  
  
            for key, val_list in self.request.arguments.items()
  
  
  
        }
  
  
  

  
  
  
    def set_default_headers(self):
  
  
  
        """Set the default response header to be JSON."""
  
  
  
        self.set_header("Content-Type", 'application/json; charset="utf-8"')
  
  
  

  
  
  
    def send_response(self, data, status=200):
  
  
  
        """Construct and send a JSON response with appropriate status code."""
  
  
  
        self.set_status(status)
  
  
  
        self.write(json.dumps(data))
 
 
 

如果有任何數(shù)據(jù)進(jìn)入，它將在 self.request.arguments 字典中找到。我們可以通過鍵訪問該數(shù)據(jù)庫，并將其內(nèi)容（始終是列表）轉(zhuǎn)換為 Unicode。因?yàn)檫@是基于類的視圖而不是基于函數(shù)的，所以我們可以將修改后的數(shù)據(jù)存儲為一個(gè)實(shí)例屬性，以便以后使用。我在這里稱它為 form_data，但它也可以被稱為 potato。關(guān)鍵是我們可以存儲提交給應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。

異步視圖方法

現(xiàn)在我們已經(jīng)構(gòu)建了 BaseaView，我們可以構(gòu)建 TaskListView 了，它會繼承 BaseaView。

正如你可以從章節(jié)標(biāo)題中看到的那樣，以下是所有關(guān)于異步性的討論。TaskListView 將處理返回任務(wù)列表的 GET 請求和用戶給定一些表單數(shù)據(jù)來創(chuàng)建新任務(wù)的 POST 請求。讓我們首先來看看處理 GET 請求的代碼。

 
 
 

  
  
  
# all the previous imports
  
  
  
import datetime
  
  
  
from tornado.gen import coroutine
  
  
  
from tornado_sqlalchemy import as_future
  
  
  
from todo.models import Profile, Task
  
  
  

  
  
  
# the BaseView is above here
  
  
  
class TaskListView(BaseView):
  
  
  
    """View for reading and adding new tasks."""
  
  
  
    SUPPORTED_METHODS = ("GET", "POST",)
  
  
  

  
  
  
    @coroutine
  
  
  
    def get(self, username):
  
  
  
        """Get all tasks for an existing user."""
  
  
  
        with self.make_session() as session:
  
  
  
            profile = yield as_future(session.query(Profile).filter(Profile.username == username).first)
  
  
  
            if profile:
  
  
  
                tasks = [task.to_dict() for task in profile.tasks]
  
  
  
                self.send_response({
  
  
  
                    'username': profile.username,
  
  
  
                    'tasks': tasks
  
  
  
                })
 
 
 

這里的第一個(gè)主要部分是 @coroutine 裝飾器，它從 tornado.gen 導(dǎo)入。任何具有與調(diào)用堆棧的正常流程不同步的 Python 可調(diào)用部分實(shí)際上是“協(xié)程”，即一個(gè)可以與其它協(xié)程一起運(yùn)行的協(xié)程。在我的家務(wù)勞動的例子中，幾乎所有的家務(wù)活都是一個(gè)共同的例行協(xié)程。有些阻止了例行協(xié)程（例如，給地板吸塵），但這種例行協(xié)程只會阻礙我開始或關(guān)心其它任何事情的能力。它沒有阻止已經(jīng)啟動的任何其他協(xié)程繼續(xù)進(jìn)行。

Tornado 提供了許多方法來構(gòu)建一個(gè)利用協(xié)程的應(yīng)用程序，包括允許我們設(shè)置函數(shù)調(diào)用鎖，同步異步協(xié)程的條件，以及手動修改控制 I/O 循環(huán)的事件系統(tǒng)。

這里使用 @coroutine 裝飾器的唯一條件是允許 get 方法將 SQL 查詢作為后臺進(jìn)程，并在查詢完成后恢復(fù)，同時(shí)不阻止 Tornado I/O 循環(huán)去處理其他傳入的數(shù)據(jù)源。這就是關(guān)于此實(shí)現(xiàn)的所有“異步”：帶外數(shù)據(jù)庫查詢。顯然，如果我們想要展示異步 Web 應(yīng)用程序的魔力和神奇，那么一個(gè)任務(wù)列表就不是好的展示方式。

但是，這就是我們正在構(gòu)建的，所以讓我們來看看方法如何利用 @coroutine 裝飾器。SessionMixin 混合到 BaseView 聲明中，為我們的視圖類添加了兩個(gè)方便的，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的屬性：session 和 make_session。它們的名字相似，實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)也相當(dāng)相似。

self.session 屬性是一個(gè)關(guān)注數(shù)據(jù)庫的會話。在請求-響應(yīng)周期結(jié)束時(shí)，在視圖將響應(yīng)發(fā)送回客戶端之前，任何對數(shù)據(jù)庫的更改都被提交，并關(guān)閉會話。

self.make_session 是一個(gè)上下文管理器和生成器，可以動態(tài)構(gòu)建和返回一個(gè)全新的會話對象。第一個(gè) self.session 對象仍然存在。無論如何，反正 make_session 會創(chuàng)建一個(gè)新的。make_session 生成器還為其自身提供了一個(gè)功能，用于在其上下文（即縮進(jìn)級別）結(jié)束時(shí)提交和關(guān)閉它創(chuàng)建的會話。

如果你查看源代碼，則賦值給 self.session 的對象類型與 self.make_session 生成的對象類型之間沒有區(qū)別，不同之處在于它們是如何被管理的。

使用 make_session 上下文管理器，生成的會話僅屬于上下文，在該上下文中開始和結(jié)束。你可以使用 make_session 上下文管理器在同一個(gè)視圖中打開，修改，提交以及關(guān)閉多個(gè)數(shù)據(jù)庫會話。

self.session 要簡單得多，當(dāng)你進(jìn)入視圖方法時(shí)會話已經(jīng)打開，在響應(yīng)被發(fā)送回客戶端之前會話就已提交。

雖然讀取文檔片段和 PyPI 示例都說明了上下文管理器的使用，但是沒有說明 self.session 對象或由 self.make_session 生成的 session 本質(zhì)上是不是異步的。當(dāng)我們啟動查詢時(shí)，我們開始考慮內(nèi)置于 tornado-sqlalchemy 中的異步行為。

tornado-sqlalchemy 包為我們提供了 as_future 函數(shù)。它的工作是裝飾 tornado-sqlalchemy 會話構(gòu)造的查詢并 yield 其返回值。如果視圖方法用 @coroutine 裝飾，那么使用 yield as_future(query) 模式將使封裝的查詢成為一個(gè)異步后臺進(jìn)程。I/O 循環(huán)會接管等待查詢的返回值和 as_future 創(chuàng)建的 future 對象的解析。

要訪問 as_future（query） 的結(jié)果，你必須從它 yield。否則，你只能獲得一個(gè)未解析的生成器對象，并且無法對查詢執(zhí)行任何操作。

這個(gè)視圖方法中的其他所有內(nèi)容都與之前課堂上的類似，與我們在 Flask 和 Pyramid 中看到的內(nèi)容類似。

post 方法看起來非常相似。為了保持一致性，讓我們看一下 post 方法以及它如何處理用 BaseView 構(gòu)造的 self.form_data。

 
 
 

  
  
  
@coroutine
  
  
  
def post(self, username):
  
  
  
    """Create a new task."""
  
  
  
    with self.make_session() as session:
  
  
  
        profile = yield as_future(session.query(Profile).filter(Profile.username == username).first)
  
  
  
        if profile:
  
  
  
            due_date = self.form_data['due_date'][0]
  
  
  
            task = Task(
  
  
  
                name=self.form_data['name'][0],
  
  
  
                note=self.form_data['note'][0],
  
  
  
                creation_date=datetime.now(),
  
  
  
                due_date=datetime.strptime(due_date, '%d/%m/%Y %H:%M:%S') if due_date else None,
  
  
  
                completed=self.form_data['completed'][0],
  
  
  
                profile_id=profile.id,
  
  
  
                profile=profile
  
  
  
            )
  
  
  
            session.add(task)
  
  
  
            self.send_response({'msg': 'posted'}, status=201)
 
 
 

正如我所說，這是我們所期望的：

  * 與我們在 get 方法中看到的查詢模式相同   * 構(gòu)造一個(gè)新的 Task 對象的實(shí)例，用 form_data 的數(shù)據(jù)填充   * 添加新的 Task 對象（但不提交，因?yàn)樗缮舷挛墓芾砥魈幚恚。┑綌?shù)據(jù)庫會話   * 將響應(yīng)發(fā)送給客戶端

這樣我們就有了 Tornado web 應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。其他內(nèi)容（例如，數(shù)據(jù)庫管理和更多完整應(yīng)用程序的視圖）實(shí)際上與我們在 Flask 和 Pyramid 應(yīng)用程序中看到的相同。

關(guān)于使用合適的工具完成合適的工作的一點(diǎn)想法

在我們繼續(xù)瀏覽這些 Web 框架時(shí)，我們開始看到它們都可以有效地處理相同的問題。對于像這樣的待辦事項(xiàng)列表，任何框架都可以完成這項(xiàng)任務(wù)。但是，有些 Web 框架比其它框架更適合某些工作，這具體取決于對你來說什么“更合適”和你的需求。

雖然 Tornado 顯然和 Pyramid 或 Flask 一樣可以處理相同工作，但將它用于這樣的應(yīng)用程序?qū)嶋H上是一種浪費(fèi)，這就像開車從家走一個(gè)街區(qū)（LCTT 譯注：這里意思應(yīng)該是從家開始走一個(gè)街區(qū)只需步行即可）。是的，它可以完成“旅行”的工作，但短途旅行不是你選擇汽車而不是自行車或者使用雙腳的原因。

根據(jù)文檔，Tornado 被稱為 “Python Web 框架和異步網(wǎng)絡(luò)庫”。在 Python Web 框架生態(tài)系統(tǒng)中很少有人喜歡它。如果你嘗試完成的工作需要（或?qū)闹蝎@益）以任何方式、形狀或形式的異步性，使用 Tornado。如果你的應(yīng)用程序需要處理多個(gè)長期連接，同時(shí)又不想犧牲太多性能，選擇 Tornado。如果你的應(yīng)用程序是多個(gè)應(yīng)用程序，并且需要線程感知以準(zhǔn)確處理數(shù)據(jù)，使用 Tornado。這是它最有效的地方。

用你的汽車做“汽車的事情”，使用其他交通工具做其他事情。

向前看，進(jìn)行一些深度檢查

談到使用合適的工具來完成合適的工作，在選擇框架時(shí)，請記住應(yīng)用程序的范圍和規(guī)模，包括現(xiàn)在和未來。到目前為止，我們只研究了適用于中小型 Web 應(yīng)用程序的框架。本系列的下一篇也是最后一篇將介紹最受歡迎的 Python 框架之一 Django，它適用于可能會變得更大的大型應(yīng)用程序。同樣，盡管它在
文章名稱：PythonWeb應(yīng)用程序Tornado框架簡介
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