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Tornado 入门:初学者指南

liebian365 2024-11-26 05:52 22 浏览 0 评论

Tornado 是一个功能强大的 Python Web 框架和异步网络库。它最初是为了处理实时 Web 服务中的数千个同时连接而开发的。它独特的 Web 服务器和框架功能组合使其成为开发高性能 Web 应用程序的绝佳选择。

在本初学者指南中，我们将探索 Tornado 的基础知识，从设置环境到创建第一个 Tornado 应用程序。我们还将提供一些演示来帮助您入门和提升。

什么是 Tornado？

Tornado 是一个 Python Web 框架和异步网络库，可以高效处理大量同时连接。它专为构建可扩展、非阻塞的 Web 应用程序而设计，特别适合需要实时更新的应用程序，例如聊天应用程序、在线游戏和直播平台。

主要特点：

异步 I/O：Tornado 建立在非阻塞网络 I/O 循环上，这使其成为长寿命网络连接的理想选择。
Web 框架：Tornado 提供了一个简单但功能强大的 Web 框架，支持路由、模板等。
Web 服务器：Tornado 包含自己的 HTTP 服务器，能够处理数千个同时连接。

设置 Tornado

要开始使用 Tornado，您需要在系统上安装 Python。Tornado 与 Python 3.6 及更高版本兼容。

安装 Tornado：

您可以使用 pip 安装 Tornado：

pip install tornado

创建您的第一个 Tornado 应用程序：

让我们创建一个简单的 Tornado 应用程序，当访问时，它会响应“Hello, World!”。

import tornado.ioloop
import tornado.web


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("Hello, World!")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
    ])


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print("Server started at http://localhost:8888")
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

说明：

tornado.web.RequestHandler：处理 HTTP 请求和响应。
make_app()：创建一个 Tornado 应用程序，其中单个路由 (/) 映射到 MainHandler。
app.listen(8888)：在端口 8888 上启动服务器。
tornado.ioloop.IOLoop.current().start()：启动 I/O 循环，等待传入的连接。

运行应用程序：

将上述代码保存在名为 app.py 的文件中并运行它：

python app.py

打开您的 Web 浏览器并转到 http://localhost:8888。您应该会看到页面上显示“Hello, World!”。

处理路由和 URL

Tornado 允许您在应用程序中定义多个路由。每个路由将 URL 模式映射到请求处理程序。

示例：

让我们扩展前面的示例以处理多个路由。

import tornado.ioloop
import tornado.web


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("Hello, World!")


class AboutHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("This is the about page.")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
        (r"/about", AboutHandler),
    ])


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print("Server started at http://localhost:8888")
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

在此示例中，我们添加了一条新路由 /about，以“This is the about page.”作为响应。

提供静态文件

Tornado 还可以提供静态文件，如图像、CSS 和 JavaScript。要提供静态文件，您需要配置静态文件处理程序。

示例：

import tornado.ioloop
import tornado.web


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("Hello, World!")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
    ],
    static_path="static")


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print("Server started at http://localhost:8888")
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

在与 Python 文件相同的目录中创建一个名为 static 的目录。在静态目录中添加一些静态文件（例如 style.css、script.js）。您现在可以在 http://localhost:8888/static/style.css 或 http://localhost:8888/static/script.js 访问这些文件。

处理表单提交

Tornado 可以轻松处理表单提交和处理用户输入。

示例：

import tornado.ioloop
import tornado.web


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("""
        <html>
            <body>
                <form action="/submit" method="post">
                    Name: <input type="text" name="name">
                    <input type="submit" value="Submit">
                </form>
            </body>
        </html>
        """)


class SubmitHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def post(self):
        name = self.get_argument("name")
        self.write(f"Hello, {name}!")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
        (r"/submit", SubmitHandler),
    ])


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print("Server started at http://localhost:8888")
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

在此示例中，我们创建了一个简单的表单，该表单接受名称作为输入并显示个性化问候语。

以下是一些其他演示，这些演示探索了 Tornado 的更多功能，例如处理 JSON 响应、使用模板和创建 WebSocket 连接。

1. 处理 JSON 响应

Tornado 可以轻松处理 JSON 数据，无论您是将其作为响应发送还是从请求中处理它。

示例：

import tornado.ioloop
import tornado.web
import json


class JsonHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        response = {
            "message": "Hello, Tornado!",
            "status": "success"
        }
        self.write(response)


class EchoJsonHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def post(self):
        data = json.loads(self.request.body)
        response = {
            "received_data": data,
            "status": "success"
        }
        self.write(response)


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/json", JsonHandler),
        (r"/echo_json", EchoJsonHandler),
    ])


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print("Server started at http://localhost:8888")
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

说明：

JsonHandler：访问 /json 端点时向客户端发送 JSON 响应。
EchoJsonHandler：在 POST 请求中接收 JSON 数据，并在响应中回显。

测试：

在浏览器中访问 http://localhost:8888/json 或使用 curl 查看 JSON 响应。
使用 curl 发送 POST 请求：

curl -X POST -d '{"name": "Tornado"}' -H "Content-Type: application/json" http://localhost:8888/echo_json

2. 在 Tornado 中使用模板

Tornado 带有自己的模板引擎，允许您动态呈现 HTML 模板。

示例：

import tornado.ioloop
import tornado.web


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.render("index.html", title="Home", message="Welcome to Tornado!")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
    ],
    template_path="templates")


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print("Server started at http://localhost:8888")
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

说明：

self.render("index.html", ...): 使用提供的上下文变量（title 和 message）呈现 index.html 模板。
template_path="templates": 指定存储 HTML 模板的目录。

模板 (index.html)：

创建一个名为 templates 的目录，并添加一个包含以下内容的 index.html 文件：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>{{ title }}</title>
</head>
<body>
    <h1>{{ message }}</h1>
</body>
</html>

测试：

运行应用程序并在浏览器中访问 http://localhost:8888 以查看呈现的 HTML。

3. 创建 WebSocket 连接

WebSocket 可用于构建聊天室等实时应用程序。Tornado 提供对 WebSocket 的内置支持。

示例：

import tornado.ioloop
import tornado.web
import tornado.websocket


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.render("websocket.html")


class EchoWebSocket(tornado.websocket.WebSocketHandler):
    def open(self):
        print("WebSocket opened")
    
    def on_message(self, message):
        self.write_message(f"You said: {message}")
    
    def on_close(self):
        print("WebSocket closed")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
        (r"/websocket", EchoWebSocket),
    ],
    template_path="templates")


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print("Server started at http://localhost:8888")
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

说明：

EchoWebSocket：一个 WebSocket 处理程序，用于回显从客户端收到的任何消息。
open()：打开 WebSocket 连接时调用。
on_message(message)：收到消息时调用。该消息将发送回客户端。

模板 (websocket.html)：

在 templates 目录中添加一个 websocket.html 文件，内容如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>WebSocket Demo</title>
</head>
<body>
    <h1>WebSocket Echo Demo</h1>
    <input type="text" id="message" placeholder="Type a message">
    <button onclick="sendMessage()">Send</button>
    <div id="response"></div>


    <script>
        var ws = new WebSocket("ws://localhost:8888/websocket");
        
        ws.onmessage = function(event) {
            document.getElementById("response").innerText = event.data;
        };


        function sendMessage() {
            var message = document.getElementById("message").value;
            ws.send(message);
        }
</script>
</body>
</html>

测试：

运行应用程序并在浏览器中打开 http://localhost:8888. 输入消息并点击“Send”以查看 WebSocket 的实际操作。

4. 处理文件上传

Tornado 允许您高效地处理文件上传。以下是创建处理文件上传的端点的方法。

示例：

import tornado.ioloop
import tornado.web
import os


class UploadHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def post(self):
        upload_path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), 'uploads')
        if not os.path.exists(upload_path):
            os.makedirs(upload_path)
        
        fileinfo = self.request.files['file'][0]
        filename = fileinfo['filename']
        filepath = os.path.join(upload_path, filename)
        with open(filepath, 'wb') as f:
            f.write(fileinfo['body'])
        
        self.write(f"File '{filename}' uploaded successfully!")


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.render("upload.html")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
        (r"/upload", UploadHandler),
    ],
    template_path="templates")


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print("Server started at http://localhost:8888")
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

说明：

UploadHandler：处理文件上传。上传的文件保存在 uploads 目录中。
self.request.files['file'][0]：从请求中访问上传的文件。

模板（upload.html）：

在 templates 目录中创建一个 upload.html 文件：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>File Upload</title>
</head>
<body>
    <h1>Upload a File</h1>
    <form action="/upload" method="post" enctype="multipart/form-data">
        <input type="file" name="file">
        <input type="submit" value="Upload">
    </form>
</body>
</html>

测试：

运行应用程序并在浏览器中打开 http://localhost:8888。选择要上传的文件并提交表单。该文件将保存在 uploads 目录中。

5. 实现基本身份验证

您可以在 Tornado 中实现基本 HTTP 身份验证以限制对某些路由的访问。

示例：

import tornado.ioloop
import tornado.web
import base64


class AuthHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        auth_header = self.request.headers.get('Authorization')
        if auth_header is None:
            self.set_header('WWW-Authenticate', 'Basic realm="Protected"')
            self.set_status(401)
            self.write("Authentication required")
        else:
            auth_decoded = base64.b64decode(auth_header.split(' ')[1]).decode('utf-8')
            username, password = auth_decoded.split(':')
            if username == 'admin' and password == 'password':
                self.write("Welcome, admin!")
            else:
                self.set_status(403)
                self.write("Invalid credentials")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/auth", AuthHandler),
    ])


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    print("Server started at http://localhost:8888")
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

说明：

检查'Authorization'标头以进行基本身份验证。
如果凭证有效（用户名：admin，密码：password），则授予访问权限。

测试：

使用 curl 测试身份验证：

curl -u admin:password http://localhost:8888/auth

这些额外的演示应该能让大家更广泛地了解 Tornado 的功能以及如何在其 Web 应用程序中实现各种功能，加深对Tornado的认识。

Tornado 是一个多功能且功能强大的框架，可让您轻松构建高性能 Web 应用程序。本博文介绍了 Tornado 入门的基础知识，从设置环境到创建简单的应用程序。随着您继续探索 Tornado，您将发现更多高级特性和功能，这些特性和功能使其成为构建可扩展且响应迅速的 Web 应用程序的绝佳选择。

写在最后：

综上所述，Tornado和绝大数的Web框架一样，都是处理请求和响应，只是在个别方面比较优秀或者说是擅长，这也是框架的特点。后期小编会给大家慢慢剖析，敬请关注，谢谢！
希望本篇博文能让大家从宏观上对我们即将学习的Tornado框架有一定认识，可能部分细节大家不是很清楚。没有关系的，您可以查看其他的框架，如：FastAPI，Flask等，或许能给你些启发，因为框架本身大同小异。或者直接留言，我们一起讨论。

tornado websocket

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