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Python select及selectors模塊概念用法詳解

 更新時間:2020年06月22日 08:53:56   作者:wztshine  
這篇文章主要介紹了Python select及selectors模塊概念用法詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細,對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下

 1. select模塊

針對select,要先理解其他幾個概念:

文件描述符:

文件描述符在形式上是一個非負整數(shù)。實際上,它是一個索引值,指向內核為每一個進程所維護的該進程打開文件的記錄表。當程序打開一個現(xiàn)有文件或者創(chuàng)建一個新文件時,內核向進程返回一個文件描述符。

內核空間:

Linux簡化了分段機制,使得虛擬地址與線性地址總是一致,因此,Linux的虛擬地址空間也為0~4G。Linux內核將這4G字節(jié)的空間分為兩部分。將最高的1G字節(jié)(從虛擬地址0xC0000000到0xFFFFFFFF),供內核使用,稱為“內核空間”。而將較低的3G字節(jié)(從虛擬地址 0x00000000到0xBFFFFFFF),供各個進程使用,稱為“用戶空間)。因為每個進程可以通過系統(tǒng)調用進入內核,因此,Linux內核由系統(tǒng)內的所有進程共享。于是,從具體進程的角度來看,每個進程可以擁有4G字節(jié)的虛擬空間。

內核空間中存放的是內核代碼和數(shù)據(jù),而進程的用戶空間中存放的是用戶程序的代碼和數(shù)據(jù)。不管是內核空間還是用戶空間,它們都處于虛擬空間中。

內核空間和用戶空間一般通過系統(tǒng)調用進行通信。

select就是針對許多文件描述符(簡稱fd)進行監(jiān)控,它有三個參數(shù):

  • rlist -- wait until ready for reading
  • wlist -- wait until ready for writing
  • xlist -- wait for an "exceptional condition"

第一個參數(shù)監(jiān)控 進來的 數(shù)據(jù)的fd列表,select監(jiān)控這個列表,等待這些fd發(fā)送過來數(shù)據(jù),一旦數(shù)據(jù)發(fā)送過來了(可以讀取了),就返回一個可讀的fd列表

第二個參數(shù)監(jiān)控 出去的 數(shù)據(jù)的fd列表,select監(jiān)控這個列表,等待這些fd發(fā)送出去數(shù)據(jù),一旦fd準備好發(fā)送了(可以寫入了),就返回一個可寫的fd列表

第三個參數(shù)監(jiān)控fd列表,返回出異常的fd列表

服務端:

import select
import socket
import sys
import queue

# 生成socket對象
server = socket.socket()
# 設置非阻塞模式
server.setblocking(False)

# 綁定地址,設置監(jiān)聽
server.bind(('localhost',9999))
server.listen(5)

# 將自己也放進待監(jiān)測列表里
inputs = [server, ]
outputs = []
message_queues = {}

while True:
  '''
  關于socket可讀可寫的判斷,可以參考博客:https://blog.csdn.net/majianfei1023/article/details/45788591
  '''
  rlist, wlist, elist = select.select(inputs,outputs,inputs) #如果沒有任何fd就緒,那程序就會一直阻塞在這里

  for r in rlist: # 遍歷已經(jīng)可以準備讀取數(shù)據(jù)的 fd
    if r is server: # 如果這個 fd 是server,即 server 有數(shù)據(jù)待接收讀取,說明有新的客戶端連接過來了
      conn, client_addr = r.accept()
      print("new connection from",client_addr)
      conn.setblocking(False)
      inputs.append(conn) # 將這個新的客戶端連接添加到檢測的列表中
      message_queues[conn] = queue.Queue() # 用隊列存儲客戶端發(fā)送來的數(shù)據(jù),等待服務器統(tǒng)一返回數(shù)據(jù)

    else:     # 這個可讀的 r 不是服務器,那就是某個客戶端。就是說客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)過來了,這些數(shù)據(jù)處于待讀取狀態(tài)
      try:    # 異常處理,這是為了防止客戶端異常斷開報錯(比如手動關掉客戶端黑窗口,服務器也會跟著報錯退出)
        data = r.recv(1024)
        if data:  # 根據(jù)判斷data是否為空,判斷客戶端是否斷開
          print("收到來自[%s]的數(shù)據(jù):" % r.getpeername()[0], data)
          message_queues[r].put(data)  # 收到的數(shù)據(jù)先放到queue里,一會返回給客戶端
          if r not in outputs:
            outputs.append(r)   # 放進可寫的fd列表中,表明這些 fd 已經(jīng)準備好去發(fā)送數(shù)據(jù)了。
        else:  # 如果數(shù)據(jù)為空,表明客戶端斷開了
          print('客戶端斷開了')
          if r in outputs:
            outputs.remove(r)  # 清理已斷開的連接
          inputs.remove(r)     # 清理已斷開的連接
          del message_queues[r]  # 清理已斷開的連接
      except ConnectionResetError:   # 如果報錯,說明客戶端斷開了
        print("客戶端異常斷開了", r)
        if r in outputs:
          outputs.remove(r)  # 清理已斷開的連接
        inputs.remove(r)    # 清理已斷開的連接
        del message_queues[r] # 清理已斷開的連接

  for w in wlist:    # 遍歷可寫的 fd 列表,即準備好發(fā)送數(shù)據(jù)的那些fd
    # 判斷隊列是否為空
    try :
      next_msg = message_queues[w].get_nowait()
    except queue.Empty:
      # print("client [%s]" % w.getpeername()[0], "queue is empty..")
      outputs.remove(w)
    # 隊列不為空,就把隊列中的數(shù)據(jù)改成大寫,原樣發(fā)回去
    else:
      # print("sending msg to [%s]"% w.getpeername()[0], next_msg)
      w.send(next_msg.upper())

  for e in elist:  # 處理報錯的 fd
    e.close()
    print("Error occured in ",e.getpeername())
    inputs.remove(e)
    if e in outputs:
      outputs.remove(e)
    del message_queues[e]

客戶端:

import socket
import sys

sock = socket.socket()
sock.connect(('localhost',9999))
while True:
  c = input('>>>:').strip()
  sock.send(c.encode())
  data = sock.recv(1024)
  print(data.decode())

sock.close()

2. selectors模塊

官方文檔:https://docs.python.org/3/library/selectors.html

服務端:

import selectors
import socket

# 根據(jù)平臺自動選擇最佳的IO多路機制,比如linux就會選擇epoll,windows會選擇select
sel = selectors.DefaultSelector()

def accept(sock, mask):
  # 建立客戶端連接
  conn, addr = sock.accept()
  print('accepted', conn, 'from', addr)
  # 設置非阻塞模式
  conn.setblocking(False)
  # 再次注冊一個連接,將其加入監(jiān)測列表中,
  sel.register(conn, selectors.EVENT_READ, read)

def read(conn, mask):
  try:  # 拋出客戶端強制關閉的異常(如手動關閉客戶端黑窗口)
    data = conn.recv(1000) # Should be ready
    if data:
      print('echoing', repr(data), 'to', conn)
      conn.send(data) # Hope it won't block
    else:
      print('Client closed.', conn)
      # 將conn從監(jiān)測列表刪除
      sel.unregister(conn)
      conn.close()
  except ConnectionResetError:
    print('Client forcibly closed.', conn)
    # 將conn從監(jiān)測列表刪除
    sel.unregister(conn)
    conn.close()

# 創(chuàng)建socket對象
sock = socket.socket()

# 綁定端口,設置監(jiān)聽
sock.bind(('localhost', 1234))
sock.listen(100)

# 設置為非阻塞模式
sock.setblocking(False)

# 注冊一個文件對象,監(jiān)測它的IO事件,data是和文件對象相關的數(shù)據(jù)(此處放置了一個 accept 函數(shù)的內存地址)
# register(fileobj, events, data=None)
sel.register(sock, selectors.EVENT_READ, accept)

while True:
  '''
  sel.select()
  看似是select方法,實際上會根據(jù)平臺自動選擇使用select還是epoll
  它返回一個(key, events)元組, key是一個namedtuple類型的元組,可以使用 key.name 獲取元組的數(shù)據(jù)
  key 的內容(fileobj,fd,events,data):
    fileobj  已經(jīng)注冊的文件對象
    fd     也就是第一個參數(shù)的那個文件對象的更底層的文件描述符
    events   等待的IO事件
    data    可選項??梢源嬉恍┖蚮ileobj有關的數(shù)據(jù),如 sessioin 的 id
  '''
  events = sel.select()   # 監(jiān)測有無活動對象,沒有就阻塞在這里等待
  for key, mask in events: # 有活動對象了
    callback = key.data   # key.data 是注冊時傳遞的 accept 函數(shù)
    callback(key.fileobj, mask)  # key.fileobj 就是傳遞的 socket 對象

客戶端:

import socket
tin=socket.socket()
tin.connect(('localhost',1234))
while True:
  inp=input('>>>>')
  tin.send(inp.encode('utf8'))
  data=tin.recv(1024)
  print(data.decode('utf8'))

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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