【Tornado.web请求处理】：深入掌握RequestHandler的自定义技巧

# 1. Tornado.web框架概述

## 1.1 Tornado的历史和特点
Tornado是一个由FriendFeed开发的Python Web框架和异步网络库，它自2009年开源以来，因其非阻塞IO模型和高性能的特点，在需要处理大量并发连接的应用中备受青睐。Tornado不仅适合构建web应用，还能用于实现长连接的服务，如WebSocket。

## 1.2 Tornado的安装和使用
要使用Tornado，首先需要通过pip安装：

pip install tornado

安装完成后，可以通过编写简单的HTTP服务器来快速体验Tornado的魅力：

import tornado.ioloop
import tornado.web

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

def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
    ])

if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

这段代码创建了一个监听8888端口的基本Tornado应用，用户访问根URL时会看到"Hello, world"。

## 1.3 Tornado.web框架的核心组件
Tornado.web框架的核心组件包括RequestHandler、Application和IOLoop。RequestHandler负责处理HTTP请求，Application用于配置路由和中间件，IOLoop则是处理异步IO的核心循环。这些组件共同工作，使得Tornado能够提供高效的网络服务。

# 2. RequestHandler基础

## 2.1 RequestHandler的作用和结构

### 2.1.1 RequestHandler类的基本介绍

Tornado.web框架中的RequestHandler类是处理HTTP请求的核心组件。它封装了处理请求和响应的逻辑，使得开发者能够专注于业务逻辑的实现。RequestHandler类继承自`tornado.web.RequestHandler`，并且可以被子类化以创建特定的请求处理器。

每个RequestHandler实例都会在处理请求时自动处理HTTP方法（如GET、POST等）、路径参数和查询字符串参数。它提供了多种方法来生成HTTP响应，包括发送静态和动态内容。RequestHandler还提供了装饰器来简化异步方法的编写，使得代码更加清晰易读。

### 2.1.2 处理GET和POST请求的方法

在RequestHandler类中，处理GET请求的默认方法是`get`，处理POST请求的默认方法是`post`。这些方法可以在子类中被覆盖，以提供特定的行为。

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        # 处理GET请求
        self.write("Hello, GET request!")

    def post(self):
        # 处理POST请求
        self.write("Hello, POST request!")

在这个例子中，当访问对应的URL时，如果使用GET方法，将调用`get`方法；如果使用POST方法，将调用`post`方法。

## 2.2 RequestHandler中的数据处理

### 2.2.1 请求参数的获取和验证

RequestHandler提供了多种方式来获取请求参数，包括查询字符串参数和表单数据。这些参数可以通过`self.request.arguments`和`self.get_argument`方法获取。

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        # 获取所有查询字符串参数
        self.write("Arguments: " + str(self.request.arguments))
        # 获取名为'key'的查询字符串参数
        self.write("Key: " + self.get_argument('key'))

在验证参数时，可以使用`self.get_argument`的`default`和`strip`参数来确保参数的有效性和格式。

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        # 获取名为'key'的查询字符串参数，如果不存在则使用默认值'hello'
        key = self.get_argument('key', 'hello')
        # 去除参数两边的空白字符
        key = key.strip()
        self.write(f"Key: {key}")

### 2.2.2 请求体的解析和使用

对于POST请求，RequestHandler可以解析请求体中的JSON、表单和多部分表单数据。这些数据可以通过`self.request.body_arguments`和`self.get_body_argument`方法获取。

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def post(self):
        # 获取请求体中的所有参数
        self.write("Body arguments: " + str(self.request.body_arguments))
        # 获取请求体中的名为'key'的参数
        self.write("Key: " + self.get_body_argument('key'))

对于JSON数据，可以使用`self.request.json`直接获取解析后的字典。

import tornado.ioloop
import tornado.web
import json

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def post(self):
        # 解析请求体中的JSON数据
        data = self.request.json
        self.write(f"JSON: {json.dumps(data)}")

def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MyHandler),
    ])

if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

在这个例子中，当POST请求包含JSON数据时，`self.request.json`将自动解析这些数据，并且可以在`post`方法中使用。

## 2.3 RequestHandler的响应生成

### 2.3.1 设置HTTP响应状态码

RequestHandler提供了`write`和`set_status`方法来生成HTTP响应。`write`方法用于发送响应内容，而`set_status`方法用于设置HTTP状态码。

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.set_status(200)  # 设置HTTP状态码为200 OK
        self.write("Hello, World!")

在这个例子中，HTTP响应的状态码被设置为200 OK，然后发送响应内容。

### 2.3.2 发送静态和动态内容

RequestHandler可以发送静态文件，如HTML、CSS和JavaScript文件，也可以生成动态内容。静态文件通常存放在应用的静态目录中。

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

class StaticFileHandler(tornado.web.StaticFileHandler):
    def get(self):
        self.write("Hello, Static File!")

def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
        (r"/static/(.*)", StaticFileHandler, {"path": "static"}),
    ])

if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

在这个例子中，访问根URL `/` 会渲染`index.html`，而访问`/static/`路径下的文件会通过`StaticFileHandler`发送静态文件。

以上内容介绍了Tornado.web框架中RequestHandler的基础知识，包括其作用、结构、请求处理方法、数据处理和响应生成。在本章节中，我们通过代码示例和逻辑分析，展示了如何使用RequestHandler来处理各种HTTP请求和生成响应。接下来的章节将深入探讨如何自定义RequestHandler，以及如何将其与其他组件集成，以实现更复杂的应用场景。

# 3. RequestHandler的自定义技巧

## 3.1 自定义RequestHandler方法
### 3.1.1 定义和使用自定义方法

在Tornado.web框架中，`RequestHandler`类为我们提供了许多内置方法，如`get`、`post`等，用于处理HTTP请求。然而，为了满足特定的业务逻辑需求，我们经常需要自定义方法。自定义方法可以在`RequestHandler`类中自由定义，以便在不同的请求处理阶段被调用。

例如，定义一个简单的自定义方法`process_data`，该方法将处理用户请求中的数据，并返回处理结果：

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        # 调用自定义方法处理GET请求
        result = self.process_data(self.get_argument("data"))
        self.write(result)

    def post(self):
        # 调用自定义方法处理POST请求
        result = self.process_data(self.request.body)
        self.write(result)

    def process_data(self, data):
        # 自定义数据处理逻辑
        return "Processed data: " + data

在上述代码中，`process_data`方法接受数据作为参数，进行简单的处理，并返回处理后的结果。我们分别在`get`和`post`方法中调用了`process_data`方法，以展示如何在不同的HTTP请求中使用自定义方法。

### 3.1.2 方法装饰器的使用和原理

在Python中，装饰器是一种设计模式，允许用户在不修改原有函数的基础上增加额外的功能。Tornado框架也支持使用装饰器来增强`RequestHandler`方法的功能。

以下是一个使用装饰器来实现请求日志记录的示例：

def log_request(func):
    def wrapper(self, *args, **kwargs):
        # 在方法执行前记录日志
        print(f"Request to {self.request.path} at {datetime.now()}")
        return func(self, *args, **kwargs)
    return wrapper

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    @log_request
    def get(self):
        self.write("Hello, world!")

在这个例子中，我们定义了一个名为`log_request`的装饰器，它会在被装饰的方法执行前打印请求的路径和时间。然后，我们在`MyHandler`类的`get`方法上使用了这个装饰器。这样，每次访问GET请求时，都会自动记录日志。

装饰器的原理是将原函数`func`包装在一个新的函数`wrapper`中，`wrapper`函数在调用原函数`func`之前执行自定义的逻辑，然后再调用`func`。这种方法可以让我们在不修改原有代码的情况下，为函数增加额外的功能。

## 3.2 自定义路由和URL模式
### 3.2.1 路由的自定义和参数传递

Tornado允许开发者自定义路由，即指定URL模式和对应的处理方法。这是通过在应用的路由配置中定义特定的模式和处理函数来实现的。

例如，定义一个自定义路由，用于捕获用户ID并将其传递给处理函数：

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, user_id):
        # 处理用户ID
        self.write(f"User ID: {user_id}")

def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/user/(\d+)/", MyHandler),  # 自定义路由，捕获数字作为用户ID
        (r"/", MainHandler),
    ], **settings)

if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

在这个例子中，URL模式`/user/(\d+)/`定义了一个捕获组，它将匹配任何数字并将其作为字符串传递给`MyHandler`的`get`方法。在`get`方法中，我们可以获取到这个`user_id`参数，并进行相应的处理。

### 3.2.2 正则表达式在URL模式中的应用

Tornado使用正则表达式来定义URL模式。这允许开发者定义灵活的路由规则，以匹配不同的URL路径。

例如，定义一个自定义路由，用于捕获带有参数的路径：

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, **kwargs):
        # 处理任意参数
        self.write(f"Path parameters: {kwargs}")

def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/path/([^/]+)/extra/(.*)", MyHandler),  # 自定义路由，捕获任意参数
        (r"/", MainHandler),
    ], **settings)

if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

在这个例子中，URL模式`/path/([^/]+)/extra/(.*)`使用