SocketServer-实现并发处理

Python提供了两个基本的socket模块。

一个是socket，它提供了标准的BSD Socket API；另一个是socketServer，它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发，其实就是对socket()的再封装。

1.前言：

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。

2.网络服务类：

SocketServer提供了4个基本的服务类：

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。

3.请求处理类：

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。

4.总结用SocketServer创建一个服务的步骤：

1). 创建一个request handler class（请求处理类），并且这个类要继承BaseRequestHandler class，而且还要重写父类里面的handle()方法，跟客户端所有的交互都是在handle()里面完成的。

2). 实例化一个server class对象（TCPServer,UDPServer,UnixStreamServer,UnixDatagramServer 四选一），并将服务的地址和之前创建的request handler class（请求处理类）传递给实例化后的server class对象。

3). 调用server class对象的handle_request() （只处理一个请求）或 serve_forever()（处理多个请求）方法来开始处理请求。

5.

----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。

一个基于SocketServer的服务器示例：

from SocketServer import TCPServer,StreamRequestHandler

#定义请求处理类

class Handler(StreamRequestHandler):

def handle(self):

addr = self.request.getpeername()

print 'Got connection from ',addr

self.wfile.write('Thank you for connecting')

server = TCPServer(('',1234), handler)#实例化服务类对象

server.server_forever()#开启服务

5.实现异步，支持多连接

前面介绍服务类时提到过，四个基本的服务类默认是同步模型的。要想支持异步可以利用多继承从ForkingMixIn 或ThreadingMixInmix-in classes和一个基本的服务类继承来定义一个支持异步的服务类。比如：

class Server(ThreadingMixIn, TCPServer): pass

ForkingMixIn 要考虑进程间的通信。ThreadingMixIn要考虑线程访问同一变量时的同步和互斥。

一个使用了多线程处理的服务器示例：

from SocketServer import TCPServer, ThreadingMixIn, StreamRequestHandler
#定义支持多线程的服务类，注意是多继承
class Server(ThreadingMixIn, TCPServer): pass
#定义请求处理类
class Handler(StreamRequestHandler)：
def handle(self):
addr = self.request.getpeername()
print 'Got connection from ',addr
self.wfile.write('Thank you for connection')
server = Server(('', 1234), Handler)#实例化服务类
server.serve_forever()#开启服务

SocketServer内部使用 IO多路复用 以及 “多线程” 和 “多进程” ，从而实现并发处理多个客户端请求的Socket服务端。即：每个客户端请求连接到服务器时，Socket服务端都会在服务器是创建一个“线程”或者“进 程” 专门负责处理当前客户端的所有请求。

注：导入模块的时候 3.x版本是socketserver 2.x版本是SocketServer

启动服务端程序

• 执行 TCPServer.init 方法，创建服务端Socket对象并绑定 IP 和 端口
• 执行 BaseServer.init 方法，将自定义的继承自SocketServer.BaseRequestHandler 的类 - MyRequestHandle赋值给 self.RequestHandlerClass
• 执行 BaseServer.server_forever 方法，While 循环一直监听是否有客户端请求到达 ... 当客户端连接到达服务器
• 执行 ThreadingMixIn.process_request 方法，创建一个 “线程” 用来处理请求
• 执行 ThreadingMixIn.process_request_thread 方法
• 执行 BaseServer.finish_request 方法，执行 self.RequestHandlerClass() 即：执行  自定义 MyRequestHandler 的构造方法（自动调用基类BaseRequestHandler的构造方法，在该构造方法中又会调用  MyRequestHandler的handle方法）

1. SocketServer基础-服务器端：

import socketserver

class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler): #自己写的请求处理类，每个客户端的请求过来，都会实例它。MyTCPHandler

    def handle(self): #重写handle()
        while True:
            self.data = self.request.recv(1024).strip()
            print("{} wrote:".format(self.client_address[0])) #打印客户端的IP地址
            print(self.data)
            if not self.data: #客户端断开了
                print(self.client_address,'has disconnected')
                break
            self.request.sendall(self.data.upper()) #变成大写，传回给客户端。

if __name__ == "__main__":
    HOST, PORT = "localhost", 9999
    server = socketserver.TCPServer((HOST, PORT), MyTCPHandler)
    server.serve_forever()

SocketServer基础-客户端：

import socket
client=socket.socket()
client.connect(('localhost',9999))
while True:
    msg=input(">>:").strip()
    if len(msg)==0:continue
    client.send(msg.encode('utf-8'))
    data=client.recv(1024)
    print("recv:",data.decode())
client.close()

客户端运行结果：

>>:ls
recv: LS
>>:df
recv: DF
>>:cmd
recv: CMD
>>:abc
recv: ABC
>>:

2. SocketServer基础-服务器端：当客户端断开的时候抓住异常

import socketserver

class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler): #自己写的请求处理类，每个客户端的请求过来，都会实例它。MyTCPHandler

    def handle(self): #重写handle()
        while True:
            try:
                self.data = self.request.recv(1024).strip()
                print("{} wrote:".format(self.client_address[0])) #打印客户端的IP地址
                print(self.data)

                self.request.sendall(self.data.upper()) #变成大写，传回给客户端。
            except ConnectionResetError as e:
                print('Error is: ',e) #客户端断开时抛出的异常
                break

if __name__ == "__main__":
    HOST, PORT = "localhost", 9999
    server = socketserver.TCPServer((HOST, PORT), MyTCPHandler)
    server.serve_forever()

SocketServer基础-客户端：当客户端断开的时候抓住异常

import socket
client=socket.socket()
client.connect(('localhost',9999))
while True:
    msg=input(">>:").strip()
    if len(msg)==0:continue
    client.send(msg.encode('utf-8'))
    data=client.recv(1024)
    print("recv:",data.decode())
client.close()

客户端运行结果：

>>:ls
recv: LS
>>:df
recv: DF
>>:abc
recv: ABC
>>:
Process finished with exit code 1

服务器端运行结果：

127.0.0.1 wrote:
b'ls'
127.0.0.1 wrote:
b'df'
127.0.0.1 wrote:
b'abc'
error is:  [WinError 10054] An existing connection was forcibly closed by the remote host

3. 实现多并发-服务器端：

import socketserver

class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler): #自己写的请求处理类，每个客户端的请求过来，都会实例它。MyTCPHandler

    def handle(self): #重写handle()
        while True:
            try:
                self.data = self.request.recv(1024).strip()
                print("{} wrote:".format(self.client_address[0])) #打印客户端的IP地址
                print(self.data)

                self.request.sendall(self.data.upper()) #变成大写，传回给客户端。
            except ConnectionResetError as e:
                print('Error is: ',e) #客户端断开时抛出的异常
                break

if __name__ == "__main__":
    HOST, PORT = "localhost", 9999
    server = socketserver.ThreadingTCPServer((HOST, PORT), MyTCPHandler)
    server.serve_forever()

实现多并发-客户端：

import socket
client=socket.socket()
client.connect(('localhost',9999))
while True:
    msg=input(">>:").strip()
    if len(msg)==0:continue
    client.send(msg.encode('utf-8'))
    data=client.recv(1024)
    print("recv:",data.decode())
client.close()

多个客户端同时连服务器，互相没有影响