tornado 源碼分析(1):服務啟動

tornado 是一個 python web 框架和異步網絡庫幢踏,使用 IO 事件循環(huán)

分析版本為:v3.0.0 瑰艘,先從早期的看起

  • 事件循環(huán)

先簡要介紹一下事件循環(huán)的思想

loop = EventLoop()  # 創(chuàng)建事件循環(huán)實例
loop.register_event(event)  # 注冊事件
loop.add_handler(event, handler)  # 注冊對應事件處理器
# 無限循環(huán)監(jiān)測事件
while True:
    # 阻塞,等待事件發(fā)生或者超時
    events = loop.poll(timeout)
    # 尋找對應事件處理器框咙,處理事件跟畅,進入下一次循環(huán)
    for e in events:
        handler = loop.get_handler(event)
        handler(e)
  • helloworld

下面的代碼是 tornado 倉庫 demos/helloworld.py 代碼

import tornado.httpserver
import tornado.ioloop
import tornado.options
import tornado.web

from tornado.options import define, options

define("port", default=8888, help="run on the given port", type=int)


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


def main():
    tornado.options.parse_command_line()  # 1?? 命令行參數解析
    application = tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
    ])  # 2?? 初始化 application
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(application)  # 3?? 初始化 httpserver
    http_server.listen(options.port)  # 4?? 監(jiān)聽端口
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()  # 5?? 啟動 ioloop


if __name__ == "__main__":
    main()

先從這個簡單的例子分析 tornado 的啟動過程

4?? 監(jiān)聽端口

http_server.listen(options.port)

這里實際是調用 tcpserver.py/TCPServer.listen 方法

# 文件 tcpserver.py
class TCPServer(object):
    def listen(self, port, address=""):
        sockets = bind_sockets(port, address=address)
        self.add_sockets(sockets)

    def add_sockets(self, sockets):
        if self.io_loop is None:
            self.io_loop = IOLoop.current()

        for sock in sockets:
            self._sockets[sock.fileno()] = sock
            add_accept_handler(sock, self._handle_connection,
                               io_loop=self.io_loop)
     
# 文件 netutil.py
def add_accept_handler(sock, callback, io_loop=None):
    if io_loop is None:
        io_loop = IOLoop.current()

    def accept_handler(fd, events):
        while True:
            try:
                connection, address = sock.accept()
            except socket.error as e:
                if e.args[0] in (errno.EWOULDBLOCK, errno.EAGAIN):
                    return
                raise
            callback(connection, address)
    io_loop.add_handler(sock.fileno(), accept_handler, IOLoop.READ)

這個方法主要做了兩件事:1.創(chuàng)建 socket ,綁定 IP 端口堕扶;2.注冊 handler 到 IOLoop

5?? 啟動 ioloop

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

ioloop 使用了單例模式,全局只有一個 IOLoop 實例

class IOLoop(Configurable):
    @staticmethod
    def instance():
        """Returns a global `IOLoop` instance.

        Most applications have a single, global `IOLoop` running on the
        main thread.  Use this method to get this instance from
        another thread.  To get the current thread's `IOLoop`, use `current()`.
        """
        if not hasattr(IOLoop, "_instance"):
            with IOLoop._instance_lock:
                if not hasattr(IOLoop, "_instance"):
                    # New instance after double check
                    IOLoop._instance = IOLoop()
        return IOLoop._instance

針對不同的系統(tǒng)梭依,IOLoop 會選擇不同的實現( platform 文件夾)稍算,以達到性能的最大化。

選擇的過程通過 python 的魔法方法 __new__ 實現

關于 python 的魔法方法的介紹可以看這篇文章

11. (譯)Python魔法方法指南 — 一起寫Python文章役拴,一起看Python文章

# 文件 util.py
class Configurable(object):
    __impl_class = None
    __impl_kwargs = None

    def __new__(cls, **kwargs):
        base = cls.configurable_base()
        args = {}
        if cls is base:
            impl = cls.configured_class()
            if base.__impl_kwargs:
                args.update(base.__impl_kwargs)
        else:
            impl = cls
        args.update(kwargs)
        instance = super(Configurable, cls).__new__(impl)
        # initialize vs __init__ chosen for compatiblity with AsyncHTTPClient
        # singleton magic.  If we get rid of that we can switch to __init__
        # here too.
        instance.initialize(**args)
        return instance

Configurable.__new__ 調用了兩個類方法 configurable_base configured_class

在 helloworld 的例子中糊探,我們調用的是類 IOLoop 的方法,代碼如下

# 文件 ioloop.py
class IOLoop(Configurable):
    @classmethod
    def configurable_base(cls):
        return IOLoop

    @classmethod
    def configurable_default(cls):
        if hasattr(select, "epoll"):
            from tornado.platform.epoll import EPollIOLoop
            return EPollIOLoop
        if hasattr(select, "kqueue"):
            # Python 2.6+ on BSD or Mac
            from tornado.platform.kqueue import KQueueIOLoop
            return KQueueIOLoop
        from tornado.platform.select import SelectIOLoop
        return SelectIOLoop

接下來我們看看 start 的代碼(只呈現了主要邏輯)

# 文件 ioloop
class PollIOLoop(IOLoop):
    def start(self):

        while True:
            poll_timeout = 3600.0

            # Prevent IO event starvation by delaying new callbacks
            # to the next iteration of the event loop.
            with self._callback_lock:
                callbacks = self._callbacks
                self._callbacks = []
            for callback in callbacks:
                self._run_callback(callback)

            if self._timeouts:
                now = self.time()
                while self._timeouts:
                    if self._timeouts[0].callback is None:
                        # the timeout was cancelled
                        heapq.heappop(self._timeouts)
                    elif self._timeouts[0].deadline <= now:
                        timeout = heapq.heappop(self._timeouts)
                        self._run_callback(timeout.callback)
                    else:
                        seconds = self._timeouts[0].deadline - now
                        poll_timeout = min(seconds, poll_timeout)
                        break

            if self._callbacks:
                # If any callbacks or timeouts called add_callback,
                # we don't want to wait in poll() before we run them.
                poll_timeout = 0.0

            if not self._running:
                break

            try:
                event_pairs = self._impl.poll(poll_timeout)
            except Exception as e:
                ...
                
            self._events.update(event_pairs)
            while self._events:
                fd, events = self._events.popitem()
                self._handlers[fd](fd, events)

整個循環(huán)的過程可以分為:

? 1.執(zhí)行回調

? 2.執(zhí)行定時任務

? 3.監(jiān)測事件

? 4.處理發(fā)生的事件

? 5.進入下一次循環(huán)

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