本节书摘来自异步社区《Python核心编程(第3版)》一书中的第2章,第2.5节,作者[美] Wesley Chun(卫斯理 春),孙波翔 李斌 李晗 译,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

2.5 *SocketServer模块

SocketServer是标准库中的一个高级模块(Python 3.x中重命名为socketserver),它的目标是简化很多样板代码,它们是创建网络客户端和服务器所必需的代码。这个模块中有为你创建的各种各样的类,如表2-3所示。

通过复制前面展示的基本TCP示例,我们将创建一个TCP客户端和服务器。你会发现它们之间存在明显的相似性,但是也应该看到我们如何处理一些繁琐的工作,于是你不必担心样板代码。这些代表了你能够编写的最简单的同步服务器(为了将你的服务器配置为异步运行,可以查看本章末尾的练习)。

除了为你隐藏了实现细节之外,另一个不同之处是,我们现在使用类来编写应用程序。因为以面向对象的方式处理事务有助于组织数据,以及逻辑性地将功能放在正确的地方。你还会注意到,应用程序现在是事件驱动的,这意味着只有在系统中的事件发生时,它们才会工作。

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事件包括消息的发送和接收。事实上,你会看到类定义只包括一个用来接收客户端消息的事件处理程序。所有其他的功能都来自使用的SocketServer类。此外,GUI编程(见第5章)也是事件驱动的。你会立即注意到它们的相似性,因为最后一行代码通常是一个服务器的无限循环,它等待并响应客户端的服务请求。它工作起来几乎与本章前面的基础TCP服务器中的无限while循环一样。

在原始服务器循环中,我们阻塞等待请求,当接收到请求时就对其提供服务,然后继续等待。在此处的服务器循环中,并非在服务器中创建代码,而是定义一个处理程序,这样当服务器接收到一个传入的请求时,服务器就可以调用你的函数。

2.5.1 创建SocketServer TCP服务器

在示例2-8中,首先导入服务器类,然后定义与之前相同的主机常量。其次是请求处理程序类,最后启动它。更多细节请查看下面的代码片段。

示例2-8 SocketServer时间戳TCP服务器(tsTservSS.py)

通过使用SocketServer类、TCPServer和StreamRequestHandler,该脚本创建了一个时间戳TCP服务器。

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逐行解释

第1~9行

最初的部分包括从SocketServer导入正确的类。注意,这里使用了Python 2.4中引入的多行导入功能。如果使用的是较早版本的Python,那么将不得不使用完全限定的module.attribute名称,或者在同一行中导入两个属性。

from SocketServer import TCPServer as TCP, StreamRequestHandler as SRH

第11~15行

这里进行了大量的工作。我们得到了请求处理程序MyRequestHandler,作为SocketServer中StreamRequestHandler的一个子类,并重写了它的handle()方法,该方法在基类Request中默认情况下没有任何行为。

def handle(self):

pass

当接收到一个来自客户端的消息时,它就会调用handle()方法。而StreamRequestHandler类将输入和输出套接字看作类似文件的对象,因此我们将使用readline()来获取客户端消息,并利用write()将字符串发送回客户端。

因此,在客户端和服务器代码中,需要额外的回车和换行符。实际上,在代码中你不会看到它,因为我们只是重用那些来自客户端的符号。除了这些细微的差别之外,它看起来就像以前的服务器。

第17~19行

最后的代码利用给定的主机信息和请求处理类创建了TCP服务器。然后,无限循环地等待并服务于客户端请求。

2.5.2 创建SocketServer TCP客户端

如示例2-9所示,这里的客户端很自然地非常像最初的客户端,比服务器像得多,但必须稍微调整它以使其与新服务器很好地工作。

示例2-9 SocketServer时间戳TCP客户端(tsTclntSS.py)

这是一个时间戳TCP客户端,它知道如何与类似文件的SocketServer类StreamRequest Handler对象通信。

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逐行解释

第1~8行

这里没有什么特别之处,这是复制原来客户端的代码。

第10~21行

SocketServer请求处理程序的默认行为是接受连接、获取请求,然后关闭连接。由于这个原因,我们不能在应用程序整个执行过程中都保持连接,因此每次向服务器发送消息时,都需要创建一个新的套接字。

这种行为使得TCP服务器更像是一个UDP服务器。然而,通过重写请求处理类中适当的方法就可以改变它。不过,我们将其留作本章末尾的一个练习。

除了客户端现在有点“由内而外”(因为我们必须每次都创建一个连接)这个事实之外,其他一些小的区别已经在服务器代码的逐行解释中给出:因为这里使用的处理程序类对待套接字通信就像文件一样,所以必须发送行终止符(回车和换行符)。而服务器只是保留并重用这里发送的终止符。当得到从服务器返回的消息时,用strip()函数对其进行处理并使用由print声明自动提供的换行符。

2.5.3 执行TCP服务器和客户端

这里是SocketServer TCP客户端的输出。

$ tsTclntSS.py

> 'Tis but a scratch.

[Tue Apr 18 20:55:49 2006] 'Tis but a scratch.

> Just a flesh wound.

[Tue Apr 18 20:55:56 2006] Just a flesh wound.

>

$

这是服务器的输出。

$ tsTservSS.py

waiting for connection...

...connected from: ('127.0.0.1', 53476)

...connected from: ('127.0.0.1', 53477)

此时的输出与最初的TCP客户端和服务器的输出类似。然而,你应该会发现,我们连接了服务器两次。

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