Tornado 0102 - 用户指南: 异步和非阻塞 I/O
异步和非阻塞 I/O（Asynchronous and non-Blocking I/O）
实时 Web 功能需要为每个用户长期保持大部分空闲连接。在传统的同步 Web 服务器中，这意味着要为每个用户投入一个线程，这成本可能非常昂贵。
为了最小化并发连接的成本，Tornado 使用单线程事件循环。这意味着所有应用程序代码都应该是异步和非阻塞的，因为一次只能有一个操作处于活动状态。
异步 和 非阻塞 这两个术语是密切相关的，并且通常可以互换使用，但它们并不完全相同。
阻塞（Blocking）
函数在返回之前等待某事发生时会阻塞（blocks）。一个函数可能由于多种原因而阻塞：网络 I/O、磁盘 I/O、互斥锁等。事实上，每一个函数在运行和使用 CPU 时都会至少有一点阻塞（对于一个极端的例子来说明为什么 CPU 阻塞必须像其他类型的阻塞一样严肃，考虑密码散列函数，如 bcrypt ，它设计使用数百毫秒的 CPU 时间，远远超过典型的网络或磁盘访问）。
一个函数可能在某些方面是阻塞的，而在其他方面是非阻塞的。虽然各种阻塞都要尽量减少，但在 Tornado 的上下文中，我们通常情况是谈论在网络 I/O 上下文中的阻塞。
异步（Asynchronous）
异步函数在它执行完成之前就会返回，并且通常在触发应用程序中的一些未来操作之前，会将某些工作放到后台去执行（相反地，同步函数一定要等到执行完它所有操作才会返回）。异步接口有很多种风格：
- 回调参数
- 返回占位符（Future，Promise，Deferred）
- 交付队列
- 回调注册表（例如 POSIX 信号）
无论使用哪种类型的接口，定义的每种异步函数都需要让调用者使用不同的交互方式；没有一种毫无成本的方法可以使同步函数直接变成异步函数，却又对其调用者透明的（像 gevent 这样的系统使用轻量级线程来提供与异步系统相当的性能，但它们实际上并不会使事情变成异步）。
Tornado 中的异步操作通常返回占位符对象（Futures），但一些低级别组件（例如使用回调的IOLoop）除外。Futures 通常会通过 await 或 yield 关键字转换为结果。
Examples
这是一个同步函数示例：
from tornado.httpclient import HTTPClient
def synchronous_fetch(url):
http_client = HTTPClient()
response = http_client.fetch(url)
return response.body
这是使用原生协程进行重写的异步函数：
from tornado.httpclient import AsyncHTTPClient
async def asynchronous_fetch(url):
http_client = AsyncHTTPClient()
response = await http_client.fetch(url)
return response.body
或者为了与旧版本的 Python 兼容，使用 tornado.gen 模块：
from tornado.httpclient import AsyncHTTPClient
from tornado import gen
@gen.coroutine
def async_fetch_gen(url):
http_client = AsyncHTTPClient()
response = yield http_client.fetch(url)
raise gen.Return(response.body)
协程有点神奇，但它的内部其实是这样做的：
from tornado.concurrent import Future
def async_fetch_manual(url):
http_client = AsyncHTTPClient()
my_future = Future()
fetch_future = http_client.fetch(url)
def on_fetch(f):
my_future.set_result(f.result().body)
fetch_future.add_done_callback(on_fetch)
return my_future
请注意，协程在请求完成之前就返回其 Future。这就是使协程异步的原因。
你用协程所能做的任何事情你也可以通过传递回调对象来实现，但协程提供了很重要的简化，它让你可以使用与同步模式相同的方式组织代码。这对于错误处理尤为重要，因为 try / except 块的工作方式与协程中的预期相同，而回调则会很难实现。我们将在本指南的下一部分中对协程进行深入探讨。