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使用tornado的coroutine进行编程

在tornado3发布之后,强化了coroutine的概念,在异步编程中,替代了原来的gen.engine, 变成现在的gen.coroutine。这个装饰器本来就是为了简化在tornado中的异步编程。避免写回调函数, 使得开发起来更加符合正常逻辑思维。一个简单的例子如下:


class MaindHandler(web.RequestHandler):

   @asynchronous

   @gen.coroutine

   def post(self):

       client = AsyncHTTPClient()

       resp = yield client.fetch(https://api.github.com/users")

       if resp.code == 200:

           resp = escape.json_decode(resp.body)

           self.write(json.dumps(resp, indent=4, separators=(',', ':')))

       else:

           resp = {"message": "error when fetch something"}

           self.write(json.dumps(resp, indent=4, separators={',', ':')))

       self.finish()

在yield语句之后,ioloop将会注册该事件,等到resp返回之后继续执行。这个过程是异步的。在这里使用json.dumps,而没有使用tornado自带的escape.json_encode,是因为在构建REST风格的API的时候,往往会从浏览器里访问获取JSON格式的数据。使用json.dumps格式化数据之后,在浏览器端显示查看的时候会更加友好。Github API就是这一风格的使用者。其实escape.json_encode就是对json.dumps的简单包装,我在提pull request要求包装更多功能的时候,作者的回答escape并不打算提供全部的json功能,使用者可以自己直接使用json模块。


Gen.coroutine原理


在之前一篇博客中讲到要使用tornado的异步特性,必须使用异步的库。否则单个进程阻塞,根本不会达到异步的效果。 Tornado的异步库中最常用的就是自带的AsyncHTTPClient,以及在其基础上实现的OpenID登录验证接口。另外更多的异步库可以在这里找到。包括用的比较多的MongoDB的Driver。


在3.0版本之后,gen.coroutine模块显得比较突出。coroutine装饰器可以让本来靠回调的异步编程看起来像同步编程。其中便是利用了Python中生成器的Send函数。在生成器中,yield关键字往往会与正常函数中的return相比。它可以被当成迭代器,从而使用next()返回yield的结果。但是生成器还有另外一个用法,就是使用send方法。在生成器内部可以将yield的结果赋值给一个变量,而这个值是通过外部的生成器client来send的。举一个例子:


def test_yield():

   pirnt "test yeild"

   says = (yield)

   print says


if __name__ == "__main__":

   client = test_yield()

   client.next()

   client.send("hello world")

输出结果如下:


test yeild

hello world

已经在运行的函数会挂起,直到调用它的client使用send方法,原来函数继续运行。而这里的gen.coroutine方法就是异步执行需要的操作,然后等待结果返回之后,再send到原函数,原函数则会继续执行,这样就以同步方式写的代码达到了异步执行的效果。


Tornado异步编程


使用coroutine实现函数分离的异步编程。具体如下:


@gen.coroutine

def post(self):

   client = AsyncHTTPClient()

   resp = yield client.fetch("https://api.github.com/users")

   if resp == 200:

       body = escape.json_decode(resy.body)

   else:

       body = {"message": "client fetch error"}

       logger.error("client fetch error %d, %s" % (resp.code, resp.message))

   self.write(escape.json_encode(body))

   self.finish()

换成函数之后可以变成这样;


@gen.coroutime

def post(self):

   resp = yield GetUser()

   self.write(resp)


@gen.coroutine

def GetUser():

   client = AsyncHTTPClient()

   resp = yield client.fetch("https://api.github.com/users")

   if resp.code == 200:

       resp = escape.json_decode(resp.body)

   else:

       resp = {"message": "fetch client error"}

       logger.error("client fetch error %d, %s" % (resp.code, resp.message))

   raise gen.Return(resp)

这里,当把异步封装在一个函数中的时候,并不是像普通程序那样使用return关键字进行返回,gen模块提供了一个gen.Return的方法。是通过raise方法实现的。这个也是和它是使用生成器方式实现有关的。


使用coroutine跑定时任务


Tornado中有这么一个方法:


tornado.ioloop.IOLoop.instance().add_timeout()

该方法是time.sleep的非阻塞版本,它接受一个时间长度和一个函数这两个参数。表示多少时间之后调用该函数。在这里它是基于ioloop的,因此是非阻塞的。该方法在客户端长连接以及回调函数编程中使用的比较多。但是用它来跑一些定时任务却是无奈之举。通常跑定时任务也没必要使用到它。但是我在使用heroku的时候,发现没有注册信用卡的话仅仅能够使用一个简单Web Application的托管。不能添加定时任务来跑。于是就想出这么一个方法。在这里,我主要使用它隔一段时间通过Github API接口去抓取数据。大自使用方法如下:


装饰器


 def sync_loop_call(delta=60 * 1000):

 """

 Wait for func down then process add_timeout

 """

     def wrap_loop(func):

         @wraps(func)

         @gen.coroutine

         def wrap_func(*args, **kwargs):

             options.logger.info("function %r start at %d" %

                                 (func.__name__, int(time.time())))

             try:

                 yield func(*args, **kwargs)

             except Exception, e:

                 options.logger.error("function %r error: %s" %

                                      (func.__name__, e))

             options.logger.info("function %r end at %d" %

                                 (func.__name__, int(time.time())))

             tornado.ioloop.IOLoop.instance().add_timeout(

                 datetime.timedelta(milliseconds=delta),

                 wrap_func)

         return wrap_func

     return wrap_loop

任务函数


 @sync_loop_call(delta=10 * 1000)

 def worker():

     """

     Do something

     """

添加任务


 if __name__ == "__main__":

 worker()

 app.listen(options.port)

 tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

这样做之后,当Web Application启动之后,定时任务就会随着跑起来,而且因为它是基于事件的,并且异步执行的,所以并不会影响Web服务的正常运行,当然任务不能是阻塞的或计算密集型的。我这里主要是抓取数据,而且用的是Tornado自带的异步抓取方法。


在sync_loop_call装饰器中,我在wrap_func函数上加了@gen.coroutine装饰器,这样就保证只有yeild的函数执行完之后,才会执行add_timeout操作。如果没有@gen.coroutine装饰器。那么不等到yeild返回,就会执行add_timeout了。


完整地例子可以参见我的Github,这个项目搭建在heroku上。用于展示Github用户活跃度排名和用户区域分布情况。可以访问Github-Data查看。由于国内heroku被墙,需要翻墙才能访问。


总结


Tornado是一个非阻塞的web服务器以及web框架,但是在使用的时候只有使用异步的库才会真正发挥它异步的优势,当然有些时候因为App本身要求并不是很高,如果不是阻塞特别严重的话,也不会有问题。另外使用coroutine模块进行异步编程的时候,当把一个功能封装到一个函数中时,在函数运行中,即使出现错误,如果没有去捕捉的话也不会抛出,这在调试上显得非常困难。


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