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Sanic：异步非阻塞的 Python Web 框架实践

好的，各位观众，各位码农，各位程序猿/媛，欢迎来到今天的 “Sanic：异步非阻塞的 Python Web 框架实践” 讲座！我是你们的老朋友，也是你们在代码海洋里的灯塔（希望如此 😂）。

今天咱们不谈人生理想，不聊诗和远方，就聊聊一个能让你的 Python Web 应用飞起来的神器——Sanic！

开场白：Web 开发，速度即正义！

在当今这个快节奏的互联网时代，用户的时间就是金钱，响应速度就是生命线。一个慢如蜗牛的网站，不仅会流失用户，还会让你的 SEO 排名一落千丈。想想看，当你兴致勃勃地打开一个网页，结果半天刷不出来，是不是想直接关掉，然后给它一个差评？

所以，Web 开发，速度即正义！我们需要更快的框架，更高的并发，更低的延迟。而 Sanic，就是为此而生的。

第一幕：什么是 Sanic？为什么选择它？

Sanic，顾名思义，取自音速刺猬索尼克（Sonic the Hedgehog）的名字，暗示了它的速度之快。它是一个基于 Python 3.7+ 的异步 Web 框架，旨在提供高性能的 HTTP 服务。

简单来说，Sanic 就是一个能让你的 Web 应用跑得像索尼克一样快的框架！

那么，问题来了，Python 的 Web 框架那么多，为什么要选择 Sanic 呢？

  • 异步非阻塞： 这是 Sanic 的核心优势。传统的同步阻塞模型，在处理高并发请求时会面临严重的性能瓶颈。而 Sanic 基于 asyncio 库，采用异步非阻塞的 IO 模型，可以并发处理大量的请求，而不会阻塞主线程。你可以想象成，同步阻塞就像排队上厕所，一个人占着茅坑，其他人只能等着；而异步非阻塞就像共享单车，每个人都可以同时骑车，互不干扰。

  • 闪电般的速度： 由于采用了异步非阻塞的 IO 模型，Sanic 在处理高并发请求时，性能远超传统的同步框架，如 Flask 和 Django。官方宣称，Sanic 的性能是 Flask 的几倍甚至几十倍！当然，实际性能取决于你的代码和硬件配置。

  • 易于使用： Sanic 的 API 设计简洁明了，易于上手。即使你之前没有接触过异步编程，也能很快掌握 Sanic 的基本用法。

  • 强大的生态系统： Sanic 虽然年轻，但已经拥有了一个活跃的社区和丰富的扩展库。你可以找到各种各样的插件，来满足你的各种需求，比如数据库连接、身份验证、模板引擎等等。

为了更直观地对比 Sanic 与其他常见 Python Web 框架的性能，我们来看一个简单的表格：

框架 编程模型 性能表现 学习曲线 适用场景
Flask 同步阻塞 较低 简单 小型项目，API 服务，快速原型开发
Django 同步阻塞 较低 中等 大型项目，功能丰富的 Web 应用，需要 ORM 和模板引擎
Sanic 异步非阻塞 非常高 中等 高并发 API 服务，实时应用，需要高性能的 Web 应用
Tornado 异步非阻塞 较高 中等 高并发 API 服务，WebSocket 应用
FastAPI 异步非阻塞 较高 简单 API 服务，数据验证，自动化文档生成

第二幕：Sanic 的基本概念和用法

好了，吹了这么多，是时候来点干货了！让我们一起看看 Sanic 的基本概念和用法。

1. 安装 Sanic

首先，你需要安装 Sanic。打开你的终端，输入以下命令：

pip install sanic

2. 创建你的第一个 Sanic 应用

创建一个名为 app.py 的文件，输入以下代码：

from sanic import Sanic
from sanic.response import text

app = Sanic("MyAwesomeApp")

@app.route("/")
async def hello_world(request):
    return text("Hello, world!")

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=8000)

这段代码非常简单：

  • from sanic import Sanic: 导入 Sanic 类。
  • from sanic.response import text: 导入 text 函数，用于返回文本响应。
  • app = Sanic("MyAwesomeApp"): 创建一个 Sanic 应用实例，并指定应用名称为 "MyAwesomeApp"。
  • @app.route("/"): 使用 route 装饰器，将 / 路由绑定到 hello_world 函数。
  • async def hello_world(request): 定义一个异步函数 hello_world，它接收一个 request 对象作为参数。
  • return text("Hello, world!"): 返回一个包含 "Hello, world!" 文本的响应。
  • app.run(host="0.0.0.0", port=8000): 启动 Sanic 应用，监听 0.0.0.0:8000。

3. 运行你的 Sanic 应用

在终端中，进入 app.py 所在的目录，输入以下命令：

python app.py

然后，打开你的浏览器，访问 http://localhost:8000，你将会看到 "Hello, world!"。

恭喜你，你的第一个 Sanic 应用已经成功运行了！ 🎉

4. 路由和请求处理

Sanic 使用 route 装饰器来定义路由。你可以使用不同的 HTTP 方法（如 GET, POST, PUT, DELETE）来处理不同的请求。

例如：

from sanic import Sanic
from sanic.response import json

app = Sanic("MyAwesomeApp")

@app.route("/users", methods=["POST"])
async def create_user(request):
    data = request.json
    # 在这里处理用户创建逻辑
    return json({"message": "User created successfully!"}, status=201)

@app.route("/users/<user_id:int>", methods=["GET"])
async def get_user(request, user_id):
    # 在这里处理获取用户信息的逻辑
    return json({"user_id": user_id, "name": "John Doe"})

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=8000)

在这个例子中：

  • /users: 处理 POST 请求，用于创建用户。
  • /users/<user_id:int>: 处理 GET 请求，用于获取指定 ID 的用户信息。user_id:int 表示 user_id 是一个整数类型的参数。

你可以通过 request 对象访问请求的各种信息，如请求头、请求体、查询参数等等。

5. 响应类型

Sanic 提供了多种响应类型，包括：

  • text: 返回文本响应。
  • json: 返回 JSON 响应。
  • html: 返回 HTML 响应。
  • redirect: 返回重定向响应。
  • file: 返回文件响应。
  • stream: 返回流式响应。

6. 中间件

中间件是 Sanic 中非常重要的一个概念。它可以让你在请求处理之前或之后执行一些额外的逻辑，如身份验证、日志记录、性能监控等等。

你可以使用 middleware 装饰器来注册中间件。

例如：

from sanic import Sanic
from sanic.response import text

app = Sanic("MyAwesomeApp")

@app.middleware("request")
async def before_request(request):
    print("Before request:", request.url)

@app.middleware("response")
async def after_response(request, response):
    print("After response:", response.status)
    return response

@app.route("/")
async def hello_world(request):
    return text("Hello, world!")

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=8000)

在这个例子中：

  • @app.middleware("request"): 注册一个请求中间件，在请求处理之前执行。
  • @app.middleware("response"): 注册一个响应中间件，在响应发送之后执行。

第三幕：Sanic 的高级特性

掌握了 Sanic 的基本概念和用法之后，让我们来探索一些高级特性，让你的 Sanic 应用更加强大。

1. Blueprint

Blueprint 是一种模块化的方式，可以将你的应用拆分成多个独立的模块，每个模块都有自己的路由、中间件和静态文件。这可以大大提高代码的可维护性和可重用性。

例如：

from sanic import Sanic
from sanic.response import text
from sanic import Blueprint

bp = Blueprint("my_blueprint", url_prefix="/api")

@bp.route("/hello")
async def hello_blueprint(request):
    return text("Hello from blueprint!")

app = Sanic("MyAwesomeApp")
app.blueprint(bp)

@app.route("/")
async def hello_world(request):
    return text("Hello, world!")

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=8000)

在这个例子中：

  • bp = Blueprint("my_blueprint", url_prefix="/api"): 创建一个名为 "my_blueprint" 的 Blueprint，并指定 URL 前缀为 "/api"。
  • @bp.route("/hello"): 在 Blueprint 中定义一个路由。
  • app.blueprint(bp): 将 Blueprint 注册到 Sanic 应用中。

现在，访问 http://localhost:8000/api/hello，你将会看到 "Hello from blueprint!"。

2. Websocket

Sanic 内置了对 WebSocket 的支持，可以让你轻松地构建实时应用，如聊天室、实时数据更新等等。

例如：

from sanic import Sanic
from sanic.websocket import WebSocketProtocol

app = Sanic("MyAwesomeApp")

@app.websocket("/ws")
async def websocket_handler(request, ws):
    while True:
        data = await ws.recv()
        print("Received:", data)
        await ws.send(f"You said: {data}")

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=8000, protocol=WebSocketProtocol)

在这个例子中：

  • @app.websocket("/ws"): 将 /ws 路由绑定到 websocket_handler 函数。
  • async def websocket_handler(request, ws): 定义一个异步函数 websocket_handler，它接收一个 request 对象和一个 ws 对象作为参数。ws 对象代表 WebSocket 连接。
  • await ws.recv(): 接收客户端发送的数据。
  • await ws.send(f"You said: {data}"): 将数据发送回客户端。
  • app.run(host="0.0.0.0", port=8000, protocol=WebSocketProtocol): 启动 Sanic 应用，并指定协议为 WebSocketProtocol。

3. 静态文件服务

Sanic 可以让你轻松地提供静态文件服务，如 CSS, JavaScript, 图片等等。

例如：

from sanic import Sanic
from sanic.response import text

app = Sanic("MyAwesomeApp")
app.static("/static", "./static")

@app.route("/")
async def hello_world(request):
    return text("Hello, world!")

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=8000)

在这个例子中：

  • app.static("/static", "./static"): 将 /static 路由映射到 ./static 目录。

现在，你可以将你的静态文件放在 ./static 目录中，然后通过 http://localhost:8000/static/your_file.css 来访问它们。

4. 数据库集成

Sanic 可以与各种数据库集成，如 PostgreSQL, MySQL, Redis 等等。你可以使用 asyncpg 或 aiomysql 等异步数据库驱动程序，来充分利用 Sanic 的异步特性。

例如，使用 asyncpg 连接 PostgreSQL 数据库：

from sanic import Sanic
from sanic.response import json
import asyncpg

app = Sanic("MyAwesomeApp")

async def setup_db(app, loop):
    app.pool = await asyncpg.create_pool(
        user="your_user",
        password="your_password",
        database="your_database",
        host="your_host",
        port=5432,
        min_size=10,
        max_size=20,
    )

app.register_listener(setup_db, "before_server_start")

@app.route("/users")
async def get_users(request):
    async with app.pool.acquire() as conn:
        rows = await conn.fetch("SELECT * FROM users")
        users = [dict(row) for row in rows]
        return json(users)

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=8000)

在这个例子中：

  • asyncpg.create_pool: 创建一个数据库连接池。
  • app.register_listener(setup_db, "before_server_start"): 注册一个监听器，在服务器启动之前执行 setup_db 函数，用于初始化数据库连接池。
  • app.pool.acquire(): 从连接池中获取一个连接。
  • await conn.fetch("SELECT * FROM users"): 执行 SQL 查询。

第四幕：性能优化技巧

Sanic 已经很快了，但我们还可以通过一些技巧，让它更快！

  • 使用 uvloop： uvloop 是一个高性能的 asyncio 事件循环，可以显著提高 Sanic 的性能。你可以通过以下命令安装 uvloop：

    pip install uvloop

    然后在你的代码中，添加以下代码：

    import uvloop
import asyncio

asyncio.set_event_loop_policy(uvloop.EventLoopPolicy())

  • 使用 Gunicorn 或 uWSGI： Gunicorn 和 uWSGI 是流行的 Python WSGI 服务器，可以让你将 Sanic 应用部署到生产环境。它们可以处理多个并发请求，并提供负载均衡和进程管理等功能。

  • 使用缓存： 使用缓存可以大大减少数据库查询和计算的次数，从而提高性能。你可以使用 Redis 或 Memcached 等缓存服务器。

  • 优化数据库查询： 避免执行复杂的数据库查询，尽量使用索引，并优化 SQL 语句。

  • 使用 CDN： 使用 CDN 可以将你的静态文件缓存到全球各地的服务器上，从而加快用户的访问速度。

总结：Sanic，你的 Web 应用的加速器！

Sanic 作为一个异步非阻塞的 Python Web 框架，具有高性能、易于使用和强大的生态系统等优点。它可以让你构建快速、可扩展的 Web 应用，满足当今互联网时代的需求。

希望今天的讲座能让你对 Sanic 有更深入的了解。现在，拿起你的键盘，开始你的 Sanic 之旅吧！

最后，送给大家一句名言：代码写得好，下班回家早！ 😜

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