python基础之socket与socketserver

Posted 2020-09-17

    

---引入

Socket的英文原义是“孔”或“插座”，在Unix的进程通信机制中又称为‘套接字’。套接字实际上并不复杂，它是由一个ip地址以及一个端口号组成。Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座（ip地址）的房间，每个插座有很多插口（端口），通过这些插口接入电线（进程）我们可以烧水，看电视，玩电脑……  

应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。

套接字的作用之一就是用来区分不同应用进程，当某个进程绑定了本机ip的某个端口，那么所有传送至这个ip地址上的这个端口的所有数据都会被内核送至该进程进行处理。

---python中的socket

Python 提供了两个基本的 socket 模块。

   第一个是 Socket，它提供了标准的 BSD Sockets API。

   第二个是 SocketServer， 它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发。

----socket

   先来说第一个。

我们知道，现在的应用程序大多为C/S架构，也就是分为客户端/服务器端。

　　服务器端：服务器端进程需要申请套接字，然后自己绑定在这个套接字上，并对这个套接字进行监听。当有客户端发送数据了，则接受数据进行处理，处理完成后对客户端进行响应。

　　客户端：客户端则相对简单些，客户端只需要申请一个套接字，然后通过这个套接字连接服务器端的套接字，连接建立后就可以进行后续操作了。

python编写服务器端的步骤：

  1  创建套接字

=

  2  绑定套接字

s1.bind( address ) 
#由AF_INET所创建的套接字，address地址必须是一个双元素元组，格式是(host,port)。host代表主机，port代表端口号。
#如果端口号正在使用、主机名不正确或端口已被保留，bind方法将引发socket.error异常。 #例: (‘192.168.1.1‘,9999)

  3  监听套接字

s1.listen( backlog ) 
#backlog指定最多允许多少个客户连接到服务器。它的值至少为1。收到连接请求后，这些请求需要排队，如果队列满，就拒绝请求。

  4  等待接受连接

connection, address = s1.accept()#调用accept方法时，socket会时入“waiting”状态，也就是处于阻塞状态。客户请求连接时，方法建立连接并返回服务器。#accept方法返回一个含有两个元素的元组(connection,address)。
#第一个元素connection是所连接的客户端的socket对象（实际上是该对象的内存地址），服务器必须通过它与客户端通信；
#第二个元素 address是客户的Internet地址。

  5  处理阶段

connection.recv(bufsize[,flag])
#注意此处为connection#接受套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略connection.send(string[,flag])#将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。即：可能未将指定内容全部发送。

  6  传输结束，关闭连接

s1.close()#关闭套接字

python编写客户端

  1  创建socket对象

import socket
s2=socket.socket()

  2  连接至服务器端

s2.connect(address)#连接到address处的套接字。一般，address的格式为元组（hostname,port）,如果连接出错，返回socket.error错误。

  3  处理阶段

s2.recv(bufsize[,flag])#接受套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略s2.send(string[,flag])#将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。即：可能未将指定内容全部发送。

  4  连接结束，关闭套接字

s2.close()

socket中还有许多方法 ：

 

socket.getaddrinfo(host, port, family=0, type=0, proto=0, flags=0) 10061=0, count=

 

 

好了，介绍完socket现在该介绍socketserver了。

----socketserver

　　虽说用Python编写简单的网络程序很方便，但复杂一点的网络程序还是用现成的框架比较 好。这样就可以专心事务逻辑，而不是套接字的各种细节。SocketServer模块简化了编写网络服务程序的任务。同时SocketServer模块也 是Python标准库中很多服务器框架的基础。

socketserver在python2中为SocketServer,在python3种取消了首字母大写，改名为socketserver。

socketserver中包含了两种类，一种为服务类（server class），一种为请求处理类（request handle class）。前者提供了许多方法：像绑定，监听，运行…… （也就是建立连接的过程） 后者则专注于如何处理用户所发送的数据（也就是事务逻辑）。

　　一般情况下，所有的服务，都是先建立连接，也就是建立一个服务类的实例，然后开始处理用户请求，也就是建立一个请求处理类的实例。

 

我们分析一下源码，来看一看服务类是如何与请求处理类建立联系的。

 == = =

     ===

 

我们接下来介绍一下这两个类

先来看服务类：

5种类型：BaseServer，TCPServer，UnixStreamServer，UDPServer，UnixDatagramServer。

BaseServer不直接对外服务。

TCPServer针对TCP套接字流

UDPServer针对UDP数据报套接字

UnixStreamServer和UnixDatagramServer针对UNIX域套接字，不常用。

他们之间的继承关系：

 

 

服务类的方法：

 View Code

这个几个服务类都是同步处理请求的：一个请求没处理完不能处理下一个请求。要想支持异步模型，可以利用多继承让server类继承ForkingMixIn 或 ThreadingMixIn mix-in classes。

ForkingMixIn利用多进程（分叉）实现异步。

ThreadingMixIn利用多线程实现异步。

 

请求处理器类：

要实现一项服务，还必须派生一个handler class请求处理类，并重写父类的handle()方法。handle方法就是用来专门是处理请求的。该模块是通过服务类和请求处理类组合来处理请求的。

SocketServer模块提供的请求处理类有BaseRequestHandler，以及它的派生类StreamRequestHandler和DatagramRequestHandler。从名字看出可以一个处理流式套接字，一个处理数据报套接字。

 

请求处理类有三种方法：

• setup()

• Called before the handle() method to perform any initialization actions required. The default implementation does nothing.

  也就是在handle()之前被调用，主要的作用就是执行处理请求之前的初始化相关的各种工作。默认不会做任何事。（如果想要让其做一些事的话，就要程序员在自己的请求处理器中覆盖这个方法（因为一般自定义的请求处理器都要继承python中提供的BaseRequestHandler，ps：下文会提到的），然后往里面添加东西即可）

• handle()

• This function must do all the work required to service a request. The default implementation does nothing. Several instance attributes are available to it; the request is available as self.request; the client address as self.client_address; and the server instance as self.server, in case it needs access to per-server information.

  The type of self.request is different for datagram or stream services. For stream services,self.request is a socket object; for datagram services, self.request is a pair of string and socket.

  handle()的工作就是做那些所有与处理请求相关的工作。默认也不会做任何事。他有数个实例参数：self.request    self.client_address   self.server

• finish()

• Called after the handle() method to perform any clean-up actions required. The default implementation does nothing. If setup() raises an exception, this function will not be called.

  在handle()方法之后会被调用，他的作用就是执行当处理完请求后的清理工作，默认不会做任何事

 Handler源码

从源码中可以看出，BaseRequestHandler中的setup()/handle()/finish()什么内容都没有定义，而他的两个派生类StreamRequestHandler和DatagramRequestHandler则都重写了setup()/finish()。

因此当我们需要自己编写socketserver程序时，只需要合理选择StreamRequestHandler和DatagramRequestHandler之中的一个作为父类，然后自定义一个请求处理类，并在其中重写handle()方法即可。

 

用socketserver创建一个服务的步骤：

1  创建一个request handler class（请求处理类），合理选择StreamRequestHandler和DatagramRequestHandler之中的一个作为父类（当然，使用BaseRequestHandler作为父类也可），并重写它的handle()方法。

2  实例化一个server class对象，并将服务的地址和之前创建的request handler class传递给它。

3  调用server class对象的handle_request() 或 serve_forever()方法来开始处理请求。