python模块介绍- SocketServer 网络服务框架

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,另外经过ForkingMixIn和ThreadingMixIn类来支持异步。html

建立服务器的步骤。首先,你必须建立一个请求处理类,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()(通常是调用其余事件循环或者使用select())或serve_forever()。python

集成ThreadingMixIn类时须要处理异常关闭。daemon_threads指示服务器是否要等待线程终止,要是线程互相独立,必需要设置为True,默认是False。shell

不管用什么网络协议,服务器类有相同的外部方法和属性。服务器

该模块在python3中已经改名为socketserver。网络

服务器类型

5种类型:BaseServer,TCPServer,UnixStreamServer,UDPServer,UnixDatagramServer。 注意:BaseServer不直接对外服务。并发

服务器对象

  • class SocketServer.BaseServer:这是模块中的全部服务器对象的超类。它定义了接口,以下所述,可是大多数的方法不实现,在子类中进行细化。app

  • BaseServer.fileno():返回服务器监听套接字的整数文件描述符。一般用来传递给select.select(), 以容许一个进程监视多个服务器。异步

  • BaseServer.handle_request():处理单个请求。处理顺序:get_request(), verify_request(), process_request()。若是用户提供handle()方法抛出异常,将调用服务器的handle_error()方法。若是self.timeout内没有请求收到, 将调用handle_timeout()并返回handle_request()。socket

  • BaseServer.serve_forever(poll_interval=0.5): 处理请求,直到一个明确的shutdown()请求。每poll_interval秒轮询一次shutdown。忽略self.timeout。若是你须要作周期性的任务,建议放置在其余线程。ide

  • BaseServer.shutdown():告诉serve_forever()循环中止并等待其中止。python2.6版本。

  • BaseServer.address_family: 地址家族,好比socket.AF_INET和socket.AF_UNIX。

  • BaseServer.RequestHandlerClass:用户提供的请求处理类,这个类为每一个请求建立实例。

  • BaseServer.server_address:服务器侦听的地址。格式根据协议家族地址的各不相同,请参阅socket模块的文档。

  • BaseServer.socketSocket:服务器上侦听传入的请求socket对象的服务器。

服务器类支持下面的类变量:

  • BaseServer.allow_reuse_address:服务器是否容许地址的重用。默认为false ,而且可在子类中更改。

  • BaseServer.request_queue_size

请求队列的大小。若是单个请求须要很长的时间来处理,服务器忙时请求被放置到队列中,最多能够放request_queue_size个。一旦队列已满,来自客户端的请求将获得 “Connection denied”错误。默认值一般为5 ,但能够被子类覆盖。

  • BaseServer.socket_type:服务器使用的套接字类型; socket.SOCK_STREAM和socket.SOCK_DGRAM等。

  • BaseServer.timeout:超时时间,以秒为单位,或 None表示没有超时。若是handle_request()在timeout内没有收到请求,将调用handle_timeout()。

下面方法能够被子类重载,它们对服务器对象的外部用户没有影响。

  • BaseServer.finish_request():实际处理RequestHandlerClass发起的请求并调用其handle()方法。 经常使用。

  • BaseServer.get_request():接受socket请求,并返回二元组包含要用于与客户端通讯的新socket对象,以及客户端的地址。

  • BaseServer.handle_error(request, client_address):若是RequestHandlerClass的handle()方法抛出异常时调用。默认操做是打印traceback到标准输出,并继续处理其余请求。

  • BaseServer.handle_timeout():超时处理。默认对于forking服务器是收集退出的子进程状态,threading服务器则什么都不作。

  • BaseServer.process_request(request, client_address) :调用finish_request()建立RequestHandlerClass的实例。若是须要,此功能能够建立新的进程或线程来处理请求,ForkingMixIn和ThreadingMixIn类作到这点。经常使用。

  • BaseServer.server_activate():经过服务器的构造函数来激活服务器。默认的行为只是监听服务器套接字。可重载。

  • BaseServer.server_bind():经过服务器的构造函数中调用绑定socket到所需的地址。可重载。

  • BaseServer.verify_request(request, client_address):返回一个布尔值,若是该值为True ,则该请求将被处理,反之请求将被拒绝。此功能能够重写来实现对服务器的访问控制。默认的实现始终返回True。client_address能够限定客户端,好比只处理指定ip区间的请求。 经常使用。

请求处理器

处理器接收数据并决定如何操做。它负责在socket层之上实现协议(i.e., HTTP, XML-RPC, or AMQP),读取数据,处理并写反应。能够重载的方法以下:

  • setup(): 准备请求处理. 默认什么都不作,StreamRequestHandler中会建立文件相似的对象以读写socket.

  • handle(): 处理请求。解析传入的请求,处理数据,并发送响应。默认什么都不作。经常使用变量:self.request,self.client_address,self.server。

  • finish(): 环境清理。默认什么都不作,若是setup产生异常,不会执行finish。

一般只须要重载handle。self.request的类型和数据报或流的服务不一样。对于流服务,self.request是socket 对象;对于数据报服务,self.request是字符串和socket 。能够在子类StreamRequestHandler或DatagramRequestHandler中重载,重写setup()和finish() ,并提供self.rfile和self.wfile属性。 self.rfile和self.wfile能够读取或写入,以得到请求数据或将数据返回到客户端。

Echo实例

TCPServer

TCPServer.py

import SocketServerclass MyTCPHandler(SocketServer.BaseRequestHandler):
    """
    The RequestHandler class for our server.

    It is instantiated once per connection to the server, and must
    override the handle() method to implement communication to the
    client.
    """

    def handle(self):
        # self.request is the TCP socket connected to the client
        self.data = self.request.recv(1024).strip()
        print "{} wrote:".format(self.client_address[0])
        print self.data        # just send back the same data, but upper-cased
        self.request.sendall(self.data.upper())if __name__ == "__main__":
    HOST, PORT = "localhost", 9999

    # Create the server, binding to localhost on port 9999
    server = SocketServer.TCPServer((HOST, PORT), MyTCPHandler)

    # Activate the server; this will keep running until you
    # interrupt the program with Ctrl-C
    server.serve_forever()

另一种方式是使用流,一次读一行。

class MyTCPHandler(SocketServer.StreamRequestHandler):

    def handle(self):
        # self.rfile is a file-like object created by the handler;
        # we can now use e.g. readline() instead of raw recv() calls
        self.data = self.rfile.readline().strip()
        print "{} wrote:".format(self.client_address[0])
        print self.data        # Likewise, self.wfile is a file-like object used to write back
        # to the client
        self.wfile.write(self.data.upper())

客户端:

import socketimport sysHOST, PORT = "localhost", 9999data = " ".join(sys.argv[1:])# Create a socket (SOCK_STREAM means a TCP socket)sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)try:
    # Connect to server and send data
    sock.connect((HOST, PORT))
    sock.sendall(data + "\n")

    # Receive data from the server and shut down
    received = sock.recv(1024)finally:
    sock.close()print "Sent:     {}".format(data)print "Received: {}".format(received)

《The Python Standard Library by Example 2011》有更详细的echo实例,参见11.3.5部分。 执行结果:

# python TCPServer.py 
127.0.0.1 wrote:
hello world with TCP
127.0.0.1 wrote:
python is nice# python TCPClient.py 
Sent:     
Received: 
# python TCPClient.py hello world with TCPSent:     hello world with TCP
Received: HELLO WORLD WITH TCP# python TCPClient.py python is niceSent:     python is nice
Received: PYTHON IS NICE

UDPServer

UDPServer.py

import SocketServerclass MyUDPHandler(SocketServer.BaseRequestHandler):
    """
    This class works similar to the TCP handler class, except that
    self.request consists of a pair of data and client socket, and since
    there is no connection the client address must be given explicitly
    when sending data back via sendto().
    """

    def handle(self):
        data = self.request[0].strip()
        socket = self.request[1]
        print "{} wrote:".format(self.client_address[0])
        print data
        socket.sendto(data.upper(), self.client_address)if __name__ == "__main__":
    HOST, PORT = "localhost", 9999
    server = SocketServer.UDPServer((HOST, PORT), MyUDPHandler)
    server.serve_forever()

UDPClient.py

import socketimport sysHOST, PORT = "localhost", 9999data = " ".join(sys.argv[1:])# SOCK_DGRAM is the socket type to use for UDP socketssock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)# As you can see, there is no connect() call; UDP has no connections.# Instead, data is directly sent to the recipient via sendto().sock.sendto(data + "\n", (HOST, PORT))received = sock.recv(1024)print "Sent:     {}".format(data)print "Received: {}".format(received)

执行和UDP相似。

异步

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

ForkingMixIn的使用方法相似,只不过是用进程代替了线程。《The Python Standard Library by Example 2011》中有相关实例。

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参考资料

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