python模块介绍- SocketServer 网络服务框架

2022-03-19 18:54:48

来源：https://my.oschina.net/u/1433482/blog/190612

摘要: 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()...

 

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。

该模块在python3中已经更名为socketserver。

服务器类型

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

服务器对象

  • class SocketServer.BaseServer：这是模块中的所有服务器对象的超类。它定义了接口，如下所述，但是大多数的方法不实现，在子类中进行细化。

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

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

  • 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。如果你需要做周期性的任务，建议放置在其他线程。

  • BaseServer.shutdown()：告诉serve_forever()循环停止并等待其停止。python2.6版本。

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

  • BaseServer.RequestHandlerClass：用户提供的请求处理类，这个类为每个请求创建实例。

  • 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：服务器是否允许地址的重用。默认为false ，并且可在子类中更改。

  • BaseServer.request_queue_size

请求队列的大小。如果单个请求需要很长的时间来处理，服务器忙时请求被放置到队列中，最多可以放request_queue_size个。一旦队列已满，来自客户端的请求将得到 “Connection denied”错误。默认值通常为5 ，但可以被子类覆盖。

  • 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。如果handle_request()在timeout内没有收到请求，将调用handle_timeout()。

下面方法可以被子类重载，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。 常用。

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

  • BaseServer.handle_error(request, client_address)：如果RequestHandlerClass的handle()方法抛出异常时调用。默认操作是打印traceback到标准输出，并继续处理其他请求。

  • 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服务器则什么都不做。

  • BaseServer.process_request(request, client_address) :调用finish_request()创建RequestHandlerClass的实例。如果需要，此功能可以创建新的进程或线程来处理请求,ForkingMixIn和ThreadingMixIn类做到这点。常用。

  • BaseServer.server_activate()：通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()：通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，如果该值为True ，则该请求将被处理，反之请求将被拒绝。此功能可以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可以限定客户端，比如只处理指定ip区间的请求。 常用。

请求处理器

处理器接收数据并决定如何操作。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。可以重载的方法如下：

  • setup(): 准备请求处理. 默认什么都不做，StreamRequestHandler中会创建文件类似的对象以读写socket.

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

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

通常只需要重载handle。self.request的类型和数据报或流的服务不同。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 。可以在子类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可以读取或写入，以获得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()

另外一种方式是使用流，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类似。

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的使用方法类似，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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