在第一章中，我們學習了使用Tornado創建一個Web應用的基礎知識。包括處理函數、HTTP方法以及Tornado框架的總體結構。在這章中，我們將學習一些你在創建Web應用時經常會用到的更強大的功能。
和大多數Web框架一樣，Tornado的一個重要目標就是幫助你更快地編寫程序，盡可能整潔地復用更多的代碼。盡管Tornado足夠靈活，可以使用幾乎所有Python支持的模板語言，Tornado自身也提供了一個輕量級、快速并且靈活的模板語言在tornado.template模塊中。
[TOC=2,3]
## 2.1 簡單示例：Poem Maker Pro
讓我們以一個叫作Poem Maker Pro的簡單例子開始。Poem Maker Pro這個Web應用有一個讓用戶填寫的HTML表單，然后處理表單的結果。代碼清單2-1是它的Python代碼。
代碼清單2-1 簡單表單和模板：poemmaker.py
~~~
import os.path
import tornado.httpserver
import tornado.ioloop
import tornado.options
import tornado.web
from tornado.options import define, options
define("port", default=8000, help="run on the given port", type=int)
class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
def get(self):
self.render('index.html')
class PoemPageHandler(tornado.web.RequestHandler):
def post(self):
noun1 = self.get_argument('noun1')
noun2 = self.get_argument('noun2')
verb = self.get_argument('verb')
noun3 = self.get_argument('noun3')
self.render('poem.html', roads=noun1, wood=noun2, made=verb,
difference=noun3)
if __name__ == '__main__':
tornado.options.parse_command_line()
app = tornado.web.Application(
handlers=[(r'/', IndexHandler), (r'/poem', PoemPageHandler)],
template_path=os.path.join(os.path.dirname(__file__), "templates")
)
http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
http_server.listen(options.port)
tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
~~~
除了poemmaker.py，你還需要將代碼清單2-2和代碼清單2-3中的兩個文件加入到templates子文件夾中。
代碼清單2-2 Poem Maker表單：index.html
~~~
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><title>Poem Maker Pro</title></head>
<body>
<h1>Enter terms below.</h1>
<form method="post" action="/poem">
<p>Plural noun<br><input type="text" name="noun1"></p>
<p>Singular noun<br><input type="text" name="noun2"></p>
<p>Verb (past tense)<br><input type="text" name="verb"></p>
<p>Noun<br><input type="text" name="noun3"></p>
<input type="submit">
</form>
</body>
</html>
~~~
代碼清單2-3 Poem Maker模板：poem.html
~~~
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><title>Poem Maker Pro</title></head>
<body>
<h1>Your poem</h1>
<p>Two {{roads}} diverged in a {{wood}}, and I—<br>
I took the one less travelled by,<br>
And that has {{made}} all the {{difference}}.</p>
</body>
</html>
~~~
在命令行執行下述命令：
~~~
$ python poemmaker.py --port=8000
~~~
現在，在瀏覽器中打開[http://localhost:8000](http://localhost:8000/)。當瀏覽器請求根目錄（/）時，Tornado程序將渲染index.html，展示如圖2-1所示的簡單HTML表單。
圖2-1 Poem Maker Pro：輸入表單
這個表單包括多個文本域（命名為noun1、noun2等），其中的內容將在用戶點擊"Submit"按鈕時以POST請求的方式送到`/poem`。現在往里面填寫東西然后點擊提交吧。
為了響應這個POST請求，Tornado應用跳轉到poem.html，插入你在表單中填寫的值。結果是Robert Frost的詩《The Road Not Taken》的輕微修改版本。圖2-2展示了這個結果。
圖2-2 Poem Maker Pro：輸出
### 2.1.1 渲染模板
從結構上講，poemmaker.py和[第一章](http://dockerpool.com/static/books/introduction_to_tornado_cn/ch1.html)中的例子很相似。我們定義了幾個RequestHandler子類并把它們傳給tornado.web.Application對象。那么有什么不一樣的地方呢？首先，我們向Application對象的__init__方法傳遞了一個template_path參數。
~~~
template_path=os.path.join(os.path.dirname(__file__), "templates")
~~~
template_path參數告訴Tornado在哪里尋找模板文件。我們將在本章和[第三章](http://dockerpool.com/static/books/introduction_to_tornado_cn/ch3.html)中講解其確切性質和語法，而它的基本要點是：模板是一個允許你嵌入Python代碼片段的HTML文件。上面的代碼告訴Python在你Tornado應用文件同目錄下的templates文件夾中尋找模板文件。
一旦我們告訴Tornado在哪里找到模板，我們可以使用RequestHandler類的render方法來告訴Tornado讀入模板文件，插入其中的模版代碼，并返回結果給瀏覽器。比如，在IndexHandler中，我們發現了下面的語句：
~~~
self.render('index.html')
~~~
這段代碼告訴Tornado在templates文件夾下找到一個名為index.html的文件，讀取其中的內容，并且發送給瀏覽器。
### 2.1.2 填充
實際上index.html完全不能稱之為"模板"，它所包含的完全是已編寫好的HTML標記。這可以是模板的一個不錯的使用方式，但在更通常的情況下我們希望HTML輸出可以結合我們的程序傳入給模板的值。模板poem.html使用PoemPageHandler渲染，是這種方式的一個很好的例子。讓我們看看它是如何工作的吧。
在poem.html中，你可以看到模板中有一些被雙大括號（{{和}}）括起來的字符串，就像這樣：
~~~
<p>Two {{roads}} diverged in a {{wood}}, and I—<br/>
I took the one less travelled by,<br>
And that has {{made}} all the {{difference}}.</p>
~~~
在雙大括號中的單詞是占位符，當我們渲染模板時希望以實際值代替。我們可以使用向render函數中傳遞關鍵字參數的方法指定什么值將被填充到HTML文件中的對應位置，其中關鍵字對應模板文件中占位符的名字。下面是在PoemPageHandler中相應的代碼部分：
~~~
noun1 = self.get_argument('noun1')
noun2 = self.get_argument('noun2')
verb = self.get_argument('verb')
noun3 = self.get_argument('noun3')
self.render('poem.html', roads=noun1, wood=noun2, made=verb, difference=noun3)
~~~
在這里，我們告訴模板使用變量noun1（該變量是從get_argument方法取得的）作為模板中roads的值，noun2作為模板中wood的值，依此類推。假設用戶在表單中按順序鍵入了pineapples、grandfather clock、irradiated和supernovae，那么結果HTML將會如下所示：
~~~
<p>Two pineapples diverged in a grandfather clock, and I—<br>
I took the one less travelled by,<br>
And that has irradiated all the supernovae.</p>
~~~
## 2.2 模板語法
既然我們已經看到了一個模板在實際應用中的簡單例子，那么讓我們深入地了解它們是如何工作的吧。Tornado模板是被Python表達式和控制語句標記的簡單文本文件。Tornado的語法非常簡單直接。熟悉Django、Liquid或其他相似框架的用戶會發現它們非常相似，很容易學會。
在2.1節中，我們展示了如何在一個Web應用中使用render方法傳送HTML給瀏覽器。你可以在Tornado應用之外使用Python解釋器導入模板模塊嘗試模板系統，此時結果會被直接輸出出來。
~~~
>>> from tornado.template import Template
>>> content = Template("<html><body><h1>{{ header }}</h1></body></html>")
>>> print content.generate(header="Welcome!")
<html><body><h1>Welcome!</h1></body></html>
~~~
### 2.2.1 填充表達式
在代碼清單2-1中，我們演示了填充Python變量的值到模板的雙大括號中的使用。實際上，你可以將任何Python表達式放在雙大括號中。Tornado將插入一個包含任何表達式計算結果值的字符串到輸出中。下面是幾個可能的例子：
~~~
>>> from tornado.template import Template
>>> print Template("{{ 1+1 }}").generate()
2
>>> print Template("{{ 'scrambled eggs'[-4:] }}").generate()
eggs
>>> print Template("{{ ', '.join([str(x*x) for x in range(10)]) }}").generate()
0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81
~~~
### 2.2.2 控制流語句
你同樣可以在Tornado模板中使用Python條件和循環語句。控制語句以{%和%}包圍，并以類似下面的形式被使用：
~~~
{% if page is None %}
~~~
或
~~~
{% if len(entries) == 3 %}
~~~
控制語句的大部分就像對應的Python語句一樣工作，支持if、for、while和try。在這些情況下，語句塊以{%開始，并以%}結束。
所以這個模板：
~~~
<html>
<head>
<title>{{ title }}</title>
</head>
<body>
<h1>{{ header }}</h1>
<ul>
{% for book in books %}
<li>{{ book }}</li>
{% end %}
</ul>
</body>
</html>
~~~
當被下面這個處理函數調用時：
~~~
class BookHandler(tornado.web.RequestHandler):
def get(self):
self.render(
"book.html",
title="Home Page",
header="Books that are great",
books=[
"Learning Python",
"Programming Collective Intelligence",
"Restful Web Services"
]
)
~~~
將會渲染得到下面的輸出：
~~~
<html>
<head>
<title>Home Page</title>
</head>
<body>
<h1>Books that are great</h1>
<ul>
<li>Learning Python</li>
<li>Programming Collective Intelligence</li>
<li>Restful Web Services</li>
</ul>
</body>
</html>
~~~
不像許多其他的Python模板系統，Tornado模板語言的一個最好的東西是在if和for語句塊中可以使用的表達式沒有限制。因此，你可以在你的模板中執行所有的Python代碼。
同樣，你也可以在你的控制語句塊中間使用`{% set foo = 'bar' %}`來設置變量。你還有很多可以在控制語句塊中做的事情，但是在大多數情況下，你最好使用UI模塊來做更復雜的劃分。我們稍后會更詳細的看到這一點。
### 2.2.3 在模板中使用函數
Tornado在所有模板中默認提供了一些便利的函數。它們包括：
##### escape(s)
替換字符串s中的&、為他們對應的HTML字符。
##### url_escape(s)
使用urllib.quote_plus替換字符串s中的字符為URL編碼形式。
##### json_encode(val)
將val編碼成JSON格式。（在系統底層，這是一個對json庫的dumps函數的調用。查閱相關的文檔以獲得更多關于該函數接收和返回參數的信息。）
##### squeeze(s)
過濾字符串s，把連續的多個空白字符替換成一個空格。
在Tornado 1.x中，模版不是被自動轉義的。在Tornado 2.0中，模板被默認為自動轉義（并且可以在Application構造函數中使用autoscaping=None關閉）。在不同版本的遷移時要注意向后兼容。
在模板中使用一個你自己編寫的函數也是很簡單的：只需要將函數名作為模板的參數傳遞即可，就像其他變量一樣。
~~~
>>> from tornado.template import Template
>>> def disemvowel(s):
... return ''.join([x for x in s if x not in 'aeiou'])
...
>>> disemvowel("george")
'grg'
>>> print Template("my name is {{d('mortimer')}}").generate(d=disemvowel)
my name is mrtmr
~~~
## 2.3 復雜示例：The Alpha Munger
在代碼清單2-4中，我們把在這一章中談論過的所有東西都放了進來。這個應用被稱為The Alpha Munger。用戶輸入兩個文本：一個"源"文本和一個"替代"文本。應用會返回替代文本的一個副本，并將其中每個單詞替換成源文本中首字母相同的某個單詞。圖2-3展示了要填的表單，圖2-4展示了結果文本。
這個應用包括四個文件：main.py（Tornado程序）、style.css（CSS樣式表文件）、index.html和munged.html（Tornado模板）。讓我們看看代碼吧：
代碼清單2-4 復雜表單和模板：main.py
~~~
import os.path
import random
import tornado.httpserver
import tornado.ioloop
import tornado.options
import tornado.web
from tornado.options import define, options
define("port", default=8000, help="run on the given port", type=int)
class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
def get(self):
self.render('index.html')
class MungedPageHandler(tornado.web.RequestHandler):
def map_by_first_letter(self, text):
mapped = dict()
for line in text.split('\r\n'):
for word in [x for x in line.split(' ') if len(x) > 0]:
if word[0] not in mapped: mapped[word[0]] = []
mapped[word[0]].append(word)
return mapped
def post(self):
source_text = self.get_argument('source')
text_to_change = self.get_argument('change')
source_map = self.map_by_first_letter(source_text)
change_lines = text_to_change.split('\r\n')
self.render('munged.html', source_map=source_map, change_lines=change_lines,
choice=random.choice)
if __name__ == '__main__':
tornado.options.parse_command_line()
app = tornado.web.Application(
handlers=[(r'/', IndexHandler), (r'/poem', MungedPageHandler)],
template_path=os.path.join(os.path.dirname(__file__), "templates"),
static_path=os.path.join(os.path.dirname(__file__), "static"),
debug=True
)
http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
http_server.listen(options.port)
tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
~~~
圖2-3 Alpha Munger：輸入表單
圖2-4 Alpha Munger：輸出
記住Application構造函數中的static_path參數。我們將在下面進行詳細的介紹，但是現在你所需要知道的就是static_path參數指定了你應用程序放置靜態資源（如圖像、CSS文件、JavaScript文件等）的目錄。另外，你還需要在templates文件夾下添加index.html和munged.html這兩個文件。
代碼清單2-5 Alpha Munger表單：index.html
~~~
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<link rel="stylesheet" href="{{ static_url("style.css") }}">
<title>The Alpha Munger</title>
</head>
<body>
<h1>The Alpha Munger</h1>
<p>Enter two texts below. The replacement text will have its words
replaced by words beginning with the same letter in the source text.</p>
<form method="post" action="/poem">
<p>Source text<br>
<textarea rows=4 cols=55 name="source"></textarea></p>
<p>Text for replacement<br>
<textarea rows=4 cols=55 name="change"></textarea></p>
<input type="submit">
</form>
</body>
</html>
~~~
代碼清單2-6 Alpha Munger模板：munged.html
~~~
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<link rel="stylesheet" href="{{ static_url("style.css") }}">
<title>The Alpha Munger</title>
</head>
<body>
<h1>Your text</h1>
<p>
{% for line in change_lines %}
{% for word in line.split(' ') %}
{% if len(word) > 0 and word[0] in source_map %}
<span class="replaced"
title="{{word}}">{{ choice(source_map[word[0]]) }}</span>
{% else %}
<span class="unchanged" title="unchanged">{{word}}</span>
{% end %}
{% end %}
<br>
{% end %}
</p>
</body>
</html>
~~~
最后，將代碼清單2-7中的內容寫到static子目錄下的style.css文件中。
代碼清單2-7 Alpha Munger樣式表：style.css
~~~
body {
font-family: Helvetica,Arial,sans-serif;
width: 600px;
margin: 0 auto;
}
.replaced:hover { color: #00f; }
~~~
### 2.3.1 它如何工作
這個Tornado應用定義了兩個請求處理類：IndexHandler和MungedPageHandler。IndexHandler類簡單地渲染了index.html中的模板，其中包括一個允許用戶POST一個源文本（在source域中）和一個替換文本（在change域中）到`/poem`的表單。
MungedPageHandler類用于處理到`/poem`的POST請求。當一個請求到達時，它對傳入的數據進行一些基本的處理，然后為瀏覽器渲染模板。map_by_first_letter方法將傳入的文本（從source域）分割成單詞，然后創建一個字典，其中每個字母表中的字母對應文本中所有以其開頭的單詞（我們將其放入一個叫作source_map的變量）。再把這個字典和用戶在替代文本（表單的change域）中指定的內容一起傳給模板文件munged.html。此外，我們還將Python標準庫的random.choice函數傳入模板，這個函數以一個列表作為輸入，返回列表中的任一元素。
在munged.html中，我們迭代替代文本中的每行，再迭代每行中的每個單詞。如果當前單詞的第一個字母是source_map字典的一個鍵，我們使用random.choice函數從字典的值中隨機選擇一個單詞并展示它。如果字典的鍵中沒有這個字母，我們展示源文本中的原始單詞。每個單詞包括一個span標簽，其中的class屬性指定這個單詞是替換后的（class="replaced"）還是原始的（class="unchanged"）。（我們還將原始單詞放到了span標簽的title屬性中，以便于用戶在鼠標經過單詞時可以查看是什么單詞被替代了。你可以在圖2-5中看到這個動作。）
圖2-5 含有被替換單詞提示的Alpha Munger
在這個例子中，你可能注意到了debug=True的使用。它調用了一個便利的測試模式：tornado.autoreload模塊，此時，一旦主要的Python文件被修改，Tornado將會嘗試重啟服務器，并且在模板改變時會進行刷新。對于快速改變和實時更新這非常棒，但不要再生產上使用它，因為它將防止Tornado緩存模板！
### 2.3.2 提供靜態文件
當編寫Web應用時，你總希望提供像樣式表、JavaScript文件和圖像這樣不需要為每個文件編寫獨立處理函數的"靜態內容"。Tornado提供了幾個有用的捷徑來使其變得容易。
#### 2.3.2.1 設置靜態路徑
你可以通過向Application類的構造函數傳遞一個名為static_path的參數來告訴Tornado從文件系統的一個特定位置提供靜態文件。Alpha Munger中的相關代碼片段如下：
~~~
app = tornado.web.Application(
handlers=[(r'/', IndexHandler), (r'/poem', MungedPageHandler)],
template_path=os.path.join(os.path.dirname(__file__), "templates"),
static_path=os.path.join(os.path.dirname(__file__), "static"),
debug=True
)
~~~
在這里，我們設置了一個當前應用目錄下名為static的子目錄作為static_path的參數。現在應用將以讀取static目錄下的filename.ext來響應諸如/static/filename.ext的請求，并在響應的主體中返回。
#### 2.3.2.2 使用static_url生成靜態URL
Tornado模板模塊提供了一個叫作static_url的函數來生成static目錄下文件的URL。讓我們來看看在index.html中static_url的調用的示例代碼：
~~~
<link rel="stylesheet" href="{{ static_url("style.css") }}">
~~~
這個對static_url的調用生成了URL的值，并渲染輸出類似下面的代碼：
~~~
<link rel="stylesheet" href="/static/style.css?v=ab12">
~~~
那么為什么使用static_url而不是在你的模板中硬編碼呢？有如下幾個原因。其一，static_url函數創建了一個基于文件內容的hash值，并將其添加到URL末尾（查詢字符串的參數v）。這個hash值確保瀏覽器總是加載一個文件的最新版而不是之前的緩存版本。無論是在你應用的開發階段，還是在部署到生產環境使用時，都非常有用，因為你的用戶不必再為了看到你的靜態內容而清除瀏覽器緩存了。
另一個好處是你可以改變你應用URL的結構，而不需要改變模板中的代碼。例如，你可以配置Tornado響應來自像路徑/s/filename.ext的請求時提供靜態內容，而不是默認的/static路徑。如果你使用static_url而不是硬編碼的話，你的代碼不需要改變。比如說，你想把靜態資源從我們剛才使用的/static目錄移到新的/s目錄。你可以簡單地改變靜態路徑由static變為s，然后每個使用static_url包裹的引用都會被自動更新。如果你在每個引用靜態資源的文件中硬編碼靜態路徑部分，你將不得不手動修改每個模板。
### 2.3.3 模板的下一步
到目前為止，你已經能夠處理Tornado模板系統的簡單功能了。對于像Alpha Munger這樣簡單的Web應用而言，基礎的功能對你而言足夠用了。但是我們在模板部分的學習并沒有結束。Tornado在塊和模塊的形式上仍然有一些技巧，這兩個功能使得編寫和維護復雜的Web應用更加簡單。我們將在第三章中看到這些功能。
