通过编写聊天程序来熟悉python中多线程及socket的用法

1、引言

Python中提供了丰富的开源库,方便开发者快速就搭建好自己所需要的应用程序。本文通过编写基于tcp/ip协议的通信程序来熟悉python中socket以及多线程的使用。

2、python中的多线程以及socket的使用

在编写聊天程序程序之前,我们先熟悉一下python中多线程以及socket的使用方法。

2.1、多线程使用方法

在python中提供了Thread这个类来实现多线程程序的开发。

Thread类的原型如下:

class Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})

构造函数能带有关键字参数被调用。这些参数是:

group 应当为 None,为将来实现Python Thread类的扩展而保留。

target 是被 run()方法调用的回调对象. 默认应为None, 意味着没有对象被调用。

name 为线程名字。默认,形式为'Thread-N'的唯一的名字被创建,其中N 是比较小的十进制数。

args是目标调用参数的tuple,默认为()。

kwargs是目标调用的参数的关键字dictionary,默认为{}。

而Thread类还提供了很多方法,而本文只讲述程序中所需要的1个方法,其他的方法读者可以根据需要去查阅python的官方帮助文档。

start():开启一个线程

下面将通过一段简单的程序来实验Thread的使用。

程序如下:

  

import threading 

def  print_work(cunt):
for i in range(cunt):
print 'new thread print:',i def main():
t=threading.Thread(target=print_work,args=(,))
t.start();
sum=;
for i in range():
sum=sum+i
print 'sum=%s' % sum if __name__=="__main__":
main()

程序比较简单,就不多做解释,不过有2点需要值得注意。

注意:

1、在使用Thread类的时候需要import threading

2、当多线程启动的方法的参数只有一个参数的时候,实例化Thread的args的参数要表示为(param1,)需要在参数后面打一个逗号,这是因为tuple元组只有一个元素的时候需要在后面加一个逗号,防止歧义。

2.2、socket的使用方法

下面介绍python中socket的使用方法。

注意:

1 在python中使用socket时要import socket

2 在使用socket中又服务器端和客户端之分

 

服务器:

1、建立一个基于tcp协议的socket类

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

其中AF_INET指定的ipv4的协议,也可以使用AF_INET6指定ipv6的协议,而STREAM是指定面向流的tcp协议。

2、s.bind(‘', 8089))

绑定一个端口号,其中'127.0.0.1'是客户端的ip地址,可以使用’0.0.0.0’来绑定网络中所有的ip,8089是指定的端口,其中端口在小于1024的时候需要有管理员的权限才能绑定。

3、s.listen(5)

开始实行监听参数:代表连接的最大数量

4、sock, addr = s.accept()

接受一个客户端的连接,返回的是一个与客户端保持连接的socket对象以及客户端的ip地址和端口。该方法也会阻塞线程,直到获得客户端的连接。

客户端:

1、s.connect(('127.0.0.1', 80))

连接到服务器,其中'www.baidu.com’也可以是服务器的ip地址。

2、s.send('hello')

发送数据’hello’。TCP连接创建的是双向通道,双方都可以同时给对方发数据。但是谁先发谁后发,怎么协调,要根据具体的协议来决定。

3、s. recv(1024)

接受连接的对方发来的数据。该方法会阻塞当前线程,所以需要一个专门的线程来接受数据。

注意:

同一个端口,被一个Socket绑定了以后,就不能被别的Socket绑定了。

3、基于python的聊天程序的流程设计

在第二点讲述了聊天程序需要用到的知识点,以及需要注意的地方,现在我们就开始来设计程序的流程吧。

把程序分为即服务器与客户端两个部分。

服务器端的流程如下图:

通过编写聊天程序来熟悉python中多线程及socket的用法

其中user对象代表一个客户端的连接。

类结构如下图所示:

通过编写聊天程序来熟悉python中多线程及socket的用法

客户端的流程设计如下图:

通过编写聊天程序来熟悉python中多线程及socket的用法

4、聊天程序的编码过程

  该程序实现的是一个相对比较简单的聊天程序,由于是基于控制台实现的,所只设计容许两个人聊天,另外消息的编码的分割符为|

  4.1、服务器端

  首先建立一个User的数据结构,代码如下:

import socket 

class User:
def __init__(self,skt,username='none'):
self.skt=skt
self.username=username
def send_msg(self,msg):
self.skt.send(msg)
def logout(self):
self.skt.close()

  服务端的编码如下:

import sys
import socket
import threading,time
import User #global variable
userlist=[] def hand_user_con(usr):
try:
isNormar=True
while isNormar:
data=usr.skt.recv()
time.sleep()
msg=data.split('|')#分析消息
if msg[]=='login':
print 'user [%s] login' % msg[]
usr.username=msg[]
notice_other_usr(usr)
if msg[]=='talk':
print 'user[%s]to[%s]:%s' % (usr.username,msg[],msg[])
send_msg(msg[],msg[])#发送消息给目标用户,参数1:目标用户,参数2:消息内容
if msg[]=='exit':
print 'user [%s] exit' % msg[]
isNormar=False
usr.close()
userlist.remove(usr)
except:
isNormar=False #通知其他用户以上的好友
def notice_other_usr(usr):
if(len(userlist)>):
print 'The two users'
userlist[].skt.send(("login|%s" % userlist[].username))
userlist[].skt.send(("login|%s" % userlist[].username))
else:
print 'The one users' def send_msg(username,msg):
for usr in userlist:
if(usr.username==username):
usr.skt.send(msg) #程序入口
def main():
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.bind(('0.0.0.0',))
s.listen()
print u'waiting for connection...'
while True:
sock,addr=s.accept()#等待用户连接
user=User.User(sock)
userlist.append(user)
t=threading.Thread(target=hand_user_con,args=(user,));
t.start()
s.close() if(__name__=="__main__"):
main()

  4.2、客户端  

  客户端的编码如下:

import sys
import socket
import threading,time #global variable
isNormar=True
other_usr='' def recieve_msg(username,s):
global isNormar,other_usr
print 'Please waiting other user login...'
s.send('login|%s' %username)
while(isNormar):
data= s.recv()#阻塞线程,接受消息
msg=data.split('|')
if msg[]=='login':
print u'%s user has already logged in, start to chat' % msg[]
other_usr=msg[]
else:
print msg[] #程序入口
def main():
global isNormar,other_usr
try:
print 'Please input your name:'
usrname=raw_input()
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.connect(("127.0.0.1",))
t=threading.Thread(target=recieve_msg,args=(usrname,s))
t.start()
except:
print 'connection exception'
isNormar=False
finally:
pass
while isNormar:
msg=raw_input()#接受用户输入
if msg=="exit":
isNormar=False
else:
if(other_usr!=''):
s.send("talk|%s|%s" % (other_usr,msg))#编码消息并发送
s.close() if __name__=="__main__":
main()

  其效果截图如下:

通过编写聊天程序来熟悉python中多线程及socket的用法

5、结论

  通过编写该聊天的程序,了解了python中多线程以及socket的使用。该聊天的程序过于简单,仅仅只是实现了这客户端-服务端-客户端信息交互的一个流程,并不是很完善,在很多地方还存在很多异常。

  

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