简单介绍Python的Tornado框架中的协程异步实现原理

Python的Tornado框架是一个轻量级的Web框架，采用非阻塞的编程方式实现了高性能的异步处理。在Tornado框架中，最为核心的部分就是协程（Coroutine）异步实现原理，可以帮助我们更加深入了解Tornado框架的底层实现。

什么是协程？

首先，我们需要了解什么是协程。协程是一种用户态线程，不同于操作系统调度线程，协程可自己控制进程中的多个任务的执行，实现高校的并发效果。在Python中，我们通过生成器（Generator）来实现协程的功能。

协程异步实现原理

Tornado框架中所使用的协程是基于generator的，因为generator可以让代码实现函数返回值暂停并继续执行。在Tornado框架中，协程基于装饰器“@coroutine”实现。

async def handler():
result1 = await func1()
result2 = await func2()
return result1 + result2

在这个示例中，我们定义了一个异步协程handler，并且按照顺序执行了两个异步函数func1和func2。我们会发现，当遇到“await”这个关键字时，主进程会在当前执行点暂停，并且将控制权交给其他需要执行的代码，直到异步操作完成后再恢复执行。

同时，在Tornado框架中，我们需要使用IOLoop.run_until_complete()函数来启动协程的执行。这个函数实现了循环所有的异步事件直到协程执行完成并返回结果。因此，在Tornado框架中实现异步操作的原理就是：当遇到“await”关键字时，暂停当前执行，执行其他协程任务，等待异步操作完成，再恢复执行。

示例说明

为了更好地展示协程异步实现原理，我们可以使用Tornado框架中提供的示例代码。其中一个示例是Echo Server，我们来看一下代码：

import asyncio
import tornado.ioloop
import tornado.web
import tornado.websocket
from tornado.platform.asyncio import AnyThreadEventLoopPolicy

async def on_message(ws, message):
print('WebSocket received a message: %s' % message)
await ws.write_message('Echo from the server: %s' % message)

class SocketHandler(tornado.websocket.WebSocketHandler):
async def open(self):
print('WebSocket opened')

async def on_message(self, message):
    await on_message(self, message)

async def on_close(self):
    print('WebSocket closed')

async def make_app():
return tornado.web.Application([
(r'/', SocketHandler),
])

if name == 'main':
asyncio.set_event_loop_policy(AnyThreadEventLoopPolicy())
app = tornado.ioloop.IOLoop.current().run_sync(make_app)
app.listen(8888)
tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

在这个示例中，我们定义了一个SocketHandler类，然后分别在open、on_message和on_close三个异步协程函数中实现了WebSocket的开放、消息接收和关闭功能。另外还定义了一个辅助异步函数on_message，用来输出客户端传来的消息并将其返回给客户端。

同时，我们还通过make_app函数来生成一个可以供Tornado运行的Web Application对象。而运行服务的过程则通过监听8888端口来实现。最后，通过IOLoop.start()函数来触发事件循环，开始异步执行。

另一个示例是 Tornado 官方文档中的Coroutine 示例:

from tornado.ioloop import IOLoop
from tornado.gen import coroutine
from tornado.httpclient import AsyncHTTPClient

@coroutine
def coroutine_fetch(url):
http_client = AsyncHTTPClient()
response = yield http_client.fetch(url)
return response

if name == "main":
IOLoop.current().run_sync(lambda: coroutine_fetch('http://www.baidu.com'))

在这个示例中，我们定义了一个异步函数coroutine_fetch，用来获取指定URL地址的信息。从代码中可以看出这个函数中存在yield这个关键字，用来暂停函数的执行并等待异步操作完成，再继续执行。

在主程序中，我们使用IOLoop.current().run_sync()函数对异步函数进行执行，并为其传入了“http://www.baidu.com”这个URL地址，用来获取百度网站的信息。因此，在程序实际运行时，会先执行main函数，并触发异步函数的执行，然后等待异步操作完成后输出结果。

通过以上两个示例，我们可以更加深刻地理解Tornado框架中的协程异步实现原理，并且更好地掌握Tornado框架的底层实现原理。