Python使用SocketServer模块编写基本服务器程序的教程
作者:duhaizhang 时间:2023-09-19 12:44:12
SocketServer简化了网络服务器的编写。它有4个类:TCPServer,UDPServer,UnixStreamServer,UnixDatagramServer。这4个类是同步进行处理的,另外通过ForkingMixIn和ThreadingMixIn类来支持异步。
创建服务器的步骤。首先,你必须创建一个请求处理类,它是BaseRequestHandler的子类并重载其handle()方法。其次,你必须实例化一个服务器类,传入服务器的地址和请求处理程序类。最后,调用handle_request()(一般是调用其他事件循环或者使用select())或serve_forever()。
集成ThreadingMixIn类时需要处理异常关闭。daemon_threads指示服务器是否要等待线程终止,要是线程互相独立,必须要设置为True,默认是False。
无论用什么网络协议,服务器类有相同的外部方法和属性。
在Python3中,本模块为socketserver模块。在Python 2中,本模块为SocketServer模块。所以在用import导入时,要分情况导入,否则会报错。导入的代码如下:
try:
import socketserver #Python 3
except ImportError:
import SocketServer #Python 2
SocketSerror模块包括许多可以简化TCP、UDP、UNIX域套接字 服务器实现的类。
一、处理程序
要使用本模块,必须定义一个继承于基类BaseRequestHandler的处理程序类。BaseRequestHandler类的实例h可以实现以下方法:
1、h.handle() 调用该方法执行实际的请求操作。调用该函数可以不带任何参数,但是几个实例变量包含有用的值。h.request包含请求,h.client_address包含客户端地址,h.server包含调用处理程序的实例。对于TCP之类的数据流服务,h.request属性是套接字对象。对于数据报服务,它是包含收到数据的字节字符串。
2、h.setup() 该方法在handle()之前调用。默认情况下,它不执行任何操作。如果希望服务器实现更多连接设置(如建立SSL连接),可以在这里实现。
3、h.finish() 调用本方法可以在执行完handle()之后执行清除操作。默认情况下,它不执行任何操作。如果setup()和handle()方法都不生成异常,则无需调用该方法。
如果知道应用程序只能操纵面向数据流的连接(如TCP),那么应从StreamRequestHandler继承,而不是BaseRequestHandler。StreamRequestHandler类设置了两个属性,h.wfile是将数据写入客户端的类文件对象,h.rfile是从客户端读取数据的类文件对象。
如果要编写针对数据包操作的处理程序并将响应持续返回发送方,那么它应当从DatagramRequestHandler继承。它提供的类接口与StramRequestHandler相同。
二、服务器
要使用处理程序,必须将其插入到服务器对象。定义了四个基本的服务器类。
(1)TCPServer(address,handler) 支持使用IPv4的TCP协议的服务器,address是一个(host,port)元组。Handler是BaseRequestHandler或StreamRequestHandler类的子类的实例。
(2)UDPServer(address,handler) 支持使用IPv4的UDP协议的服务器,address和handler与TCPServer中类似。
(3)UnixStreamServer(address,handler) 使用UNIX域套接字实现面向数据流协议的服务器,继承自TCPServer。
(4)UnixDatagramServer(address,handler) 使用UNIX域套接字实现数据报协议的服务器,继承自UDPServer。
所有四个服务器类的实例都有以下方法和变量:
1、s.socket 用于传入请求的套接字对象。
2、s.sever_address 监听服务器的地址。如元组("127.0.0.1",80)
3、s.RequestHandlerClass 传递给服务器构造函数并由用户提供的请求处理程序类。
4、s.serve_forever() 处理无限的请求
5、s.shutdown() 停止serve_forever()循环
6、s.fileno() 返回服务器套接字的整数文件描述符。该方法可以有效地通过轮询操作(如select()函数)使用服务器实例。
三、定义自定义服务器
服务器往往需要特殊的配置来处理不同的网络地址族、超时期、并发和其他功能,可以通过继承上面四个基本服务器类来自行定义。
可以通过混合类获得更多服务器功能,这也是通过进程或线程分支添加并发行的方法。为了实现并发性,定义了以下类:
(1)ForkingMixIn 将UNIX进程分支添加到服务器的混合方法,使用该方法可以让服务器服务多个客户。
(2)ThreadingMixIn 修改服务器的混合类,可以使用线程服务多个客户端。
要向服务器添加这些功能,可以使用多重继承,其中首先列出混了类。
由于并发服务器很常用,为了定义它,SocketServer预定义了以下服务器类:
(1)ForkingUDPServer(address,handler)
(2)ForkingTCPServer(address,handler)
(3)ThreadingUDPServer(address,handler)
(4)ThreadingTCPServer(address,handler)
上面有点乱,现总结以下:
SocketServer模块中的类主要有以下几个:
1、BaseServer 包含服务器的核心功能与混合类(mix-in)的钩子功能。这个类主要用于派生,不要直接生成这个类的类对象,可以考虑使用TCPServer和UDPServer类。
2、TCPServer 基本的网络同步TCP服务器
3、UDPServer 基本的网络同步UDP服务器
4、ForkingMixIn 实现了核心的进程化功能,用于与服务器类进行混合(mix-in),以提供一些异步特性。不要直接生成这个类的对象。
5、ThreadingMixIn 实现了核心的线程化功能,用于与服务器类进行混合(mix-in),以提供一些异步特性。不要直接生成这个类的对象。
6、ForkingTCPServer ForkingMixIn与TCPServer的组合
7、ForkingUDPServer ForkingMixIn与UDPServer的组合
8、BaseRequestHandler
9、StreamRequestHandler TCP请求处理类的一个实现
10、DataStreamRequestHandler UDP请求处理类的一个实现
现在繁杂的事务都已经封装到类中了,直接使用类即可。
四、实例
1.使用SocketServer模块编写的TCP服务器端代码:
#! /usr/bin/env python
#coding=utf-8
"""使用SocketServer来实现简单的TCP服务器"""
from SocketServer import (TCPServer,StreamRequestHandler as SRH)
from time import ctime
class MyRequestHandler(SRH):
def handle(self):
print "connected from ",self.client_address
self.wfile.write("[%s] %s" %(ctime(),self.rfile.readline()))
tcpSer=TCPServer(("",10001),MyRequestHandler)
print "waiting for connection"
tcpSer.serve_forever()
相应的TCP客户端代码:
#! /usr/bin/env python
#coding=utf-8
from socket import *
BUFSIZE=1024
#每次都要创建新的连接
while True:
tcpClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcpClient.connect(("localhost",10001))
data=raw_input(">")
if not data:
break
tcpClient.send("%s\r\n" %data)
data1=tcpClient.recv(BUFSIZE)
if not data1:
break
print data1.strip()
tcpClient.close()
2.异步服务器的实现
ThreadingMixIn的例子:
import socketimport threadingimport SocketServerclass ThreadedTCPRequestHandler(SocketServer.BaseRequestHandler):
def handle(self):
data = self.request.recv(1024)
cur_thread = threading.current_thread()
response = "{}: {}".format(cur_thread.name, data)
self.request.sendall(response)class ThreadedTCPServer(SocketServer.ThreadingMixIn, SocketServer.TCPServer):
passdef client(ip, port, message):
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect((ip, port))
try:
sock.sendall(message)
response = sock.recv(1024)
print "Received: {}".format(response)
finally:
sock.close()if __name__ == "__main__":
# Port 0 means to select an arbitrary unused port
HOST, PORT = "localhost", 0
server = ThreadedTCPServer((HOST, PORT), ThreadedTCPRequestHandler)
ip, port = server.server_address # Start a thread with the server -- that thread will then start one
# more thread for each request
server_thread = threading.Thread(target=server.serve_forever)
# Exit the server thread when the main thread terminates
server_thread.daemon = True
server_thread.start()
print "Server loop running in thread:", server_thread.name
client(ip, port, "Hello World 1")
client(ip, port, "Hello World 2")
client(ip, port, "Hello World 3")
server.shutdown()
执行结果:
$ python ThreadedTCPServer.py
Server loop running in thread: Thread-1
Received: Thread-2: Hello World 1
Received: Thread-3: Hello World 2
Received: Thread-4: Hello World 3