tornado 学习笔记4 异步以及非阻塞的I/O

Read-time(实时)的网站需要针对每个用户保持长时间的连接。在传统的同步网站服务中，通常针对每个用户开启来一个线程来实现，但是这样做非常昂贵。

为了使并发连接的成本最小化，Tornada使用单个线程事件循环机制。这样意味着所有的的应用程序的目标都是异步且非阻塞的，因为在同一事件只有一个线程是活动的。

异步和非阻塞非常相近而且经常可交换使用，但是他们确实不是一个东西。

4.1 阻塞

函数阻塞时，这个函数会一直等待处理的结果返回。一个函数会因为多种情况阻塞，比如网络I/O,硬盘I/O等等。事实上，每一个函数都会阻塞，最少是一点点，因为他们在运行而且要使用Cpu（最有代表性的是密码hash函数bcrypt,要使用cpu的毫秒时间）。

一个函数在一些情况下会阻塞，但是在另外一些情况下不会阻塞。举个例子来说，tornado.httpclient 在DNS解决方案下，当采取默认的配置时会阻塞，但是在其他网络访问的情况下不会阻塞（比如使用ThreadedResolver 或者tornado.curl_httpclient）。

4.2 异步

一个异步的函数在函数结束之前就可以返回，通常在触发一些未来的动作之前会引起后台处理处理一些工作。下面有几种异步接口：

Callback 参数（回调函数）
返回一个占位符（比如Future、Promise、Deferred）
发送至一个队列中(Queue)
回调注册(POSIX signals)

示例:

下面是一段同步函数的示例。

from tornado.httpclient import HTTPClient

def synchronous_fetch(url):

    http_client = HTTPClient()

    response = http_client.fetch(url)

    return response.body

下面是用带有CallBack参数重写的异步函数，实现同一功能。

from tornado.httpclient import AsyncHTTPClient

def asynchronous_fetch(url, callback):

    http_client = AsyncHTTPClient()

    def handle_response(response):

        callback(response.body)

    http_client.fetch(url, callback=handle_response)

而用Future来替代回调的实现如下

from tornado.concurrent import Future

def async_fetch_future(url):

    http_client = AsyncHTTPClient()

    my_future = Future()

    fetch_future = http_client.fetch(url)

    fetch_future.add_done_callback(

        lambda f: my_future.set_result(f.result()))

    return my_future

但是，原生的Future版本更复杂，但是Tornado用Futures作为推荐的最佳实践方式，因为Futures用两大主要的优点。其一，错误处理表现更加一致，因为Future.result方法只能简单地触发一个异常。其二，Futures在并发环境中更好使用。下面是我们上面示例函数的并发版本，非常像最初的同步函数的版本。

from tornado import gen

@gen.coroutine

def fetch_coroutine(url):

    http_client = AsyncHTTPClient()

    response = yield http_client.fetch(url)

    raise gen.Return(response.body)

raise gen.Return(response.body) 这条语句是Python 2（及3.2）的实现方式，但是生成器不允许返回值。为了克服这个问题，Tornado coroutine返回一种特别类型的异常，叫Return。Coroutine捕获这个异常而且把它当成一个返回值。在Python 3.3版本以上，语句return response.body达到同一的结果。