Python学习总结【第二十六篇】： Web框架Tornado【基础篇】

概述

　　Tornado 是 FriendFeed 使用的可扩展的非阻塞式 web 服务器及其相关工具的开源版本。这个 Web 框架看起来有些像web.py 或者 Google 的 webapp，不过为了能有效利用非阻塞式服务器环境，这个 Web 框架还包含了一些相关的有用工具 和优化。

　　Tornado 和现在的主流 Web 服务器框架（包括大多数 Python 的框架）有着明显的区别：它是非阻塞式服务器，而且速度相当快。得利于其 非阻塞的方式和对 epoll 的运用，Tornado 每秒可以处理数以千计的连接，这意味着对于实时 Web 服务来说，Tornado 是一个理想的 Web 框架。我们开发这个 Web 服务器的主要目的就是为了处理 FriendFeed 的实时功能 ——在 FriendFeed 的应用里每一个活动用户都会保持着一个服务器连接。（关于如何扩容 服务器，以处理数以千计的客户端的连接的问题，请参阅 C10K problem。）

安装：

方法1：pip安装
    pip3 install tornad

方法2：源码安装
    https://pypi.python.org/packages/source/t/tornado/tornado-4.3.tar.gz
　　tar xvzf tornado-4.4.2.tar.gz
　　cd tornado-4.4.2
　　python setup.py build
　　python setup.py install

官网：http://www.tornadoweb.org/en/stable/

中文：http://www.tornadoweb.cn/

 

框架使用

1、快速上手

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
   
import tornado.ioloop
import tornado.web
   
   
class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("Hello, world")
   
application = tornado.web.Application([
    (r"/index", MainHandler),
])
   
   
if __name__ == "__main__":
    application.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
案例

执行流程：

  • 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
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import tornado.ioloop
import tornado.web
from tornado import httpclient
from tornado.web import asynchronous
from tornado import gen

import uimodules as md
import uimethods as mt

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
        @asynchronous
        @gen.coroutine
        def get(self):
            print 'start get '
            http = httpclient.AsyncHTTPClient()
            http.fetch("http://127.0.0.1:8008/post/", self.callback)
            self.write('end')

        def callback(self, response):
            print response.body

settings = {
    'template_path': 'template',
    'static_path': 'static',
    'static_url_prefix': '/static/',
    'ui_methods': mt,
    'ui_modules': md,
}

application = tornado.web.Application([
    (r"/index", MainHandler),
], **settings)


if __name__ == "__main__":
    application.listen(8009)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
异步非阻塞示例

2、路由系统

　　路由系统其实就是url和类的对应关系，这里不同于其他框架，其他很多框架均是 url 对应 函数，Tornado中每个url对应的是一个类。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
   
import tornado.ioloop
import tornado.web
   
   
class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("Hello, world")
   
class StoryHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, story_id):
        self.write("You requested the story " + story_id)
   
class BuyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("buy.wupeiqi.com/index")
   
application = tornado.web.Application([
    (r"/index", MainHandler),
    (r"/story/([0-9]+)", StoryHandler),
])
   
application.add_handlers('buy.wupeiqi.com$', [
    (r'/index',BuyHandler),
])
   
if __name__ == "__main__":
    application.listen(80)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
路由案例

Tornado中原生支持二级域名的路由，如：

3、模板引擎

　　Tornao中的模板语言和django中类似，模板引擎将模板文件载入内存，然后将数据嵌入其中，最终获取到一个完整的字符串，再将字符串返回给请求者。

　　Tornado 的模板支持“控制语句”和“表达语句”，控制语句是使用 {% 和 %} 包起来的 例如 {% if len(items) > 2 %}。表达语句是使用 {{ 和 }} 包起来的，例如 {{ items[0] }}。

　　控制语句和对应的 Python 语句的格式基本完全相同。我们支持 if、for、while 和 try，这些语句逻辑结束的位置需要用 {% end %} 做标记。还通过 extends 和 block 语句实现了模板继承。这些在 template 模块 的代码文档中有着详细的描述。

注：在使用模板前需要在setting中设置模板路径："template_path" : "tpl"

3.1 基本使用

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
  
import tornado.ioloop
import tornado.web
  
  
class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.render("index.html", list_info = [11,22,33])
  
application = tornado.web.Application([
    (r"/index", MainHandler),
])
  
  
if __name__ == "__main__":
    application.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
app.py
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8"/>
    <title>练习</title>
    <link href="{{static_url("css/common.css")}}" rel="stylesheet" />
</head>
<body>

    <div>
        <ul>
            {% for item in list_info %}
                <li>{{item}}</li>
            {% end %}
        </ul>
    </div>
    
    <script src="{{static_url("js/jquery-1.8.2.min.js")}}"></script>
    
</body>
</html>
index.html
在模板中默认提供了一些函数、字段、类以供模板使用：

escape: tornado.escape.xhtml_escape 的別名
xhtml_escape: tornado.escape.xhtml_escape 的別名
url_escape: tornado.escape.url_escape 的別名
json_encode: tornado.escape.json_encode 的別名
squeeze: tornado.escape.squeeze 的別名
linkify: tornado.escape.linkify 的別名
datetime: Python 的 datetime 模组
handler: 当前的 RequestHandler 对象
request: handler.request 的別名
current_user: handler.current_user 的別名
locale: handler.locale 的別名
_: handler.locale.translate 的別名
static_url: for handler.static_url 的別名
xsrf_form_html: handler.xsrf_form_html 的別名
其他

 

3.2 母版

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8"/>
    <title>老男孩</title>
    <link href="{{static_url("css/common.css")}}" rel="stylesheet" />
    {% block CSS %}{% end %}
</head>
<body>

    <div class="pg-header">

    </div>
    
    {% block RenderBody %}{% end %}
   
    <script src="{{static_url("js/jquery-1.8.2.min.js")}}"></script>
    
    {% block JavaScript %}{% end %}
</body>
</html>
layout.html
{% extends 'layout.html'%}
{% block CSS %}
    <link href="{{static_url("css/index.css")}}" rel="stylesheet" />
{% end %}

{% block RenderBody %}
    <h1>Index</h1>

    <ul>
    {%  for item in li %}
        <li>{{item}}</li>
    {% end %}
    </ul>

{% end %}

{% block JavaScript %}
    
{% end %}
index.html

 

3.3 导入

<div>
    <ul>
        <li>1024</li>
        <li>42区</li>
    </ul>
</div>
header.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8"/>
    <title>练习</title>
    <link href="{{static_url("css/common.css")}}" rel="stylesheet" />
</head>
<body>

    <div class="pg-header">
        {% include 'header.html' %}
    </div>
    
    <script src="{{static_url("js/jquery-1.8.2.min.js")}}"></script>
    
</body>
</html>
index.html

 

 3.4 自定义ui_method及ui_module

a、定义

# uimethods.py
 
def tab(self):
    return 'UIMethod'
uimethods.py
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
from tornado.web import UIModule
from tornado import escape

class custom(UIModule):

    def render(self, *args, **kwargs):
        return escape.xhtml_escape('<h1>test</h1>')
uimodules.py

 

b、注册

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import tornado.ioloop
import tornado.web
from tornado.escape import linkify
import uimodules as md
import uimethods as mt

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.render('index.html')

settings = {
    'template_path': 'template',
    'static_path': 'static',
    'static_url_prefix': '/static/',
    'ui_methods': mt,
    'ui_modules': md,
}

application = tornado.web.Application([
    (r"/index", MainHandler),
], **settings)


if __name__ == "__main__":
    application.listen(8009)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
View Code

 

c、使用

<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">
    <title></title>
    <link href="{{static_url("commons.css")}}" rel="stylesheet" />
</head>
<body>
    <h1>hello</h1>
    {% module custom(123) %}
    {{ tab() }}
</body>
View Code

 

4、静态文件

　　对于静态文件，可以配置静态文件的目录和前端使用时的前缀，并且Tornaodo还支持静态文件缓存。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
 
import tornado.ioloop
import tornado.web
 
 
class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.render('home/index.html')
 
settings = {
    'template_path': 'template',
    'static_path': 'static',
    'static_url_prefix': '/static/',
}
 
application = tornado.web.Application([
    (r"/index", MainHandler),
], **settings)
 
 
if __name__ == "__main__":
    application.listen(80)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
app.py
<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">
    <title></title>
    <link href="{{static_url("commons.css")}}" rel="stylesheet" />
</head>
<body>
    <h1>hello</h1>
</body>
</html>
index.html

注：静态文件缓存的实现

    def get_content_version(cls, abspath):
        """Returns a version string for the resource at the given path.

        This class method may be overridden by subclasses.  The
        default implementation is a hash of the file's contents.

        .. versionadded:: 3.1
        """
        data = cls.get_content(abspath)
        hasher = hashlib.md5()
        if isinstance(data, bytes):
            hasher.update(data)
        else:
            for chunk in data:
                hasher.update(chunk)
        return hasher.hexdigest()
View Code

 

5、Cookie

　　Tornado中可以对cookie进行操作，并且还可以对cookie进行签名以放置伪造。

5.1 基本操作

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        if not self.get_cookie("mycookie"):
            self.set_cookie("mycookie", "myvalue")
            self.write("Your cookie was not set yet!")
        else:
            self.write("Your cookie was set!")

 

5.2 加密cookie（签名）

　　Cookie 很容易被恶意的客户端伪造。加入你想在 cookie 中保存当前登陆用户的 id 之类的信息，你需要对 cookie 作签名以防止伪造。Tornado 通过 set_secure_cookie 和 get_secure_cookie 方法直接支持了这种功能。 要使用这些方法，你需要在创建应用时提供一个密钥，名字为 cookie_secret。 你可以把它作为一个关键词参数传入应用的设置中：

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        if not self.get_secure_cookie("mycookie"):
            self.set_secure_cookie("mycookie", "myvalue")
            self.write("Your cookie was not set yet!")
        else:
            self.write("Your cookie was set!")
             
application = tornado.web.Application([
    (r"/", MainHandler),
], cookie_secret="61oETzKXQAGaYdkL5gEmGeJJFuYh7EQnp2XdTP1o/Vo=")
设置
def _create_signature_v1(secret, *parts):
    hash = hmac.new(utf8(secret), digestmod=hashlib.sha1)
    for part in parts:
        hash.update(utf8(part))
    return utf8(hash.hexdigest())

# 加密
def _create_signature_v2(secret, s):
    hash = hmac.new(utf8(secret), digestmod=hashlib.sha256)
    hash.update(utf8(s))
    return utf8(hash.hexdigest())

def create_signed_value(secret, name, value, version=None, clock=None,
                        key_version=None):
    if version is None:
        version = DEFAULT_SIGNED_VALUE_VERSION
    if clock is None:
        clock = time.time

    timestamp = utf8(str(int(clock())))
    value = base64.b64encode(utf8(value))
    if version == 1:
        signature = _create_signature_v1(secret, name, value, timestamp)
        value = b"|".join([value, timestamp, signature])
        return value
    elif version == 2:
        # The v2 format consists of a version number and a series of
        # length-prefixed fields "%d:%s", the last of which is a
        # signature, all separated by pipes.  All numbers are in
        # decimal format with no leading zeros.  The signature is an
        # HMAC-SHA256 of the whole string up to that point, including
        # the final pipe.
        #
        # The fields are:
        # - format version (i.e. 2; no length prefix)
        # - key version (integer, default is 0)
        # - timestamp (integer seconds since epoch)
        # - name (not encoded; assumed to be ~alphanumeric)
        # - value (base64-encoded)
        # - signature (hex-encoded; no length prefix)
        def format_field(s):
            return utf8("%d:" % len(s)) + utf8(s)
        to_sign = b"|".join([
            b"2",
            format_field(str(key_version or 0)),
            format_field(timestamp),
            format_field(name),
            format_field(value),
            b''])

        if isinstance(secret, dict):
            assert key_version is not None, 'Key version must be set when sign key dict is used'
            assert version >= 2, 'Version must be at least 2 for key version support'
            secret = secret[key_version]

        signature = _create_signature_v2(secret, to_sign)
        return to_sign + signature
    else:
        raise ValueError("Unsupported version %d" % version)

# 解密
def _decode_signed_value_v1(secret, name, value, max_age_days, clock):
    parts = utf8(value).split(b"|")
    if len(parts) != 3:
        return None
    signature = _create_signature_v1(secret, name, parts[0], parts[1])
    if not _time_independent_equals(parts[2], signature):
        gen_log.warning("Invalid cookie signature %r", value)
        return None
    timestamp = int(parts[1])
    if timestamp < clock() - max_age_days * 86400:
        gen_log.warning("Expired cookie %r", value)
        return None
    if timestamp > clock() + 31 * 86400:
        # _cookie_signature does not hash a delimiter between the
        # parts of the cookie, so an attacker could transfer trailing
        # digits from the payload to the timestamp without altering the
        # signature.  For backwards compatibility, sanity-check timestamp
        # here instead of modifying _cookie_signature.
        gen_log.warning("Cookie timestamp in future; possible tampering %r",
                        value)
        return None
    if parts[1].startswith(b"0"):
        gen_log.warning("Tampered cookie %r", value)
        return None
    try:
        return base64.b64decode(parts[0])
    except Exception:
        return None


def _decode_fields_v2(value):
    def _consume_field(s):
        length, _, rest = s.partition(b':')
        n = int(length)
        field_value = rest[:n]
        # In python 3, indexing bytes returns small integers; we must
        # use a slice to get a byte string as in python 2.
        if rest[n:n + 1] != b'|':
            raise ValueError("malformed v2 signed value field")
        rest = rest[n + 1:]
        return field_value, rest

    rest = value[2:]  # remove version number
    key_version, rest = _consume_field(rest)
    timestamp, rest = _consume_field(rest)
    name_field, rest = _consume_field(rest)
    value_field, passed_sig = _consume_field(rest)
    return int(key_version), timestamp, name_field, value_field, passed_sig


def _decode_signed_value_v2(secret, name, value, max_age_days, clock):
    try:
        key_version, timestamp, name_field, value_field, passed_sig = _decode_fields_v2(value)
    except ValueError:
        return None
    signed_string = value[:-len(passed_sig)]

    if isinstance(secret, dict):
        try:
            secret = secret[key_version]
        except KeyError:
            return None

    expected_sig = _create_signature_v2(secret, signed_string)
    if not _time_independent_equals(passed_sig, expected_sig):
        return None
    if name_field != utf8(name):
        return None
    timestamp = int(timestamp)
    if timestamp < clock() - max_age_days * 86400:
        # The signature has expired.
        return None
    try:
        return base64.b64decode(value_field)
    except Exception:
        return None


def get_signature_key_version(value):
    value = utf8(value)
    version = _get_version(value)
    if version < 2:
        return None
    try:
        key_version, _, _, _, _ = _decode_fields_v2(value)
    except ValueError:
        return None

    return key_version

内部算法
内部算法

签名Cookie的本质

写cookie过程：

  • 将值进行base64加密
  • 对除值以外的内容进行签名，哈希算法（无法逆向解析）
  • 拼接 签名 + 加密值

读cookie过程：

  • 读取 签名 + 加密值
  • 对签名进行验证
  • base64解密，获取值内容

注：许多API验证机制和安全cookie的实现机制相同。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
 
import tornado.ioloop
import tornado.web
 
 
class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
 
    def get(self):
        login_user = self.get_secure_cookie("login_user", None)
        if login_user:
            self.write(login_user)
        else:
            self.redirect('/login')
 
 
class LoginHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.current_user()
 
        self.render('login.html', **{'status': ''})
 
    def post(self, *args, **kwargs):
 
        username = self.get_argument('name')
        password = self.get_argument('pwd')
        if username == 'wupeiqi' and password == '123':
            self.set_secure_cookie('login_user', '武沛齐')
            self.redirect('/')
        else:
            self.render('login.html', **{'status': '用户名或密码错误'})
 
settings = {
    'template_path': 'template',
    'static_path': 'static',
    'static_url_prefix': '/static/',
    'cookie_secret': 'aiuasdhflashjdfoiuashdfiuh'
}
 
application = tornado.web.Application([
    (r"/index", MainHandler),
    (r"/login", LoginHandler),
], **settings)
 
 
if __name__ == "__main__":
    application.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
基于Cookie实现用户验证-Demo
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
 
import tornado.ioloop
import tornado.web
 
class BaseHandler(tornado.web.RequestHandler):
 
    def get_current_user(self):
        return self.get_secure_cookie("login_user")
 
class MainHandler(BaseHandler):
 
    @tornado.web.authenticated
    def get(self):
        login_user = self.current_user
        self.write(login_user)
 
 
 
class LoginHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.current_user()
 
        self.render('login.html', **{'status': ''})
 
    def post(self, *args, **kwargs):
 
        username = self.get_argument('name')
        password = self.get_argument('pwd')
        if username == 'wupeiqi' and password == '123':
            self.set_secure_cookie('login_user', '武沛齐')
            self.redirect('/')
        else:
            self.render('login.html', **{'status': '用户名或密码错误'})
 
settings = {
    'template_path': 'template',
    'static_path': 'static',
    'static_url_prefix': '/static/',
    'cookie_secret': 'aiuasdhflashjdfoiuashdfiuh',
    'login_url': '/login'
}
 
application = tornado.web.Application([
    (r"/index", MainHandler),
    (r"/login", LoginHandler),
], **settings)
 
 
if __name__ == "__main__":
    application.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
基于签名Cookie实现用户验证-Demo

 

5.3 javascript操作cookie

 由于Cookie保存在浏览器端，所以在浏览器端也可以使用JavaScript来操作Cookie。

/*
设置cookie，指定秒数过期
 */
function setCookie(name,value,expires){
    var temp = [];
    var current_date = new Date();
    current_date.setSeconds(current_date.getSeconds() + 5);
    document.cookie = name + "= "+ value +";expires=" + current_date.toUTCString();
}

对于参数：

  • domain   指定域名下的cookie
  • path       域名下指定url中的cookie
  • secure    https使用

注：jQuery中也有指定的插件 jQuery Cookie 专门用于操作cookie，猛击这里

6、CSRF

7、上传文件

8、验证码

9、异步非阻塞

 

自定义web组件

1、session

2、表单验证

posted @ 2016-10-23 12:51  每天进步一点点！！！  阅读(2484)  评论(0)  编辑  收藏  举报