Python select及selectors模块概念用法详解
1.select模块
针对select,要先理解其他几个概念:
文件描述符:
文件描述符在形式上是一个非负整数。实际上,它是一个索引值,指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时,内核向进程返回一个文件描述符。
内核空间:
Linux简化了分段机制,使得虚拟地址与线性地址总是一致,因此,Linux的虚拟地址空间也为0~4G。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。将最高的1G字节(从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF),供内核使用,称为“内核空间”。而将较低的3G字节(从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF),供各个进程使用,称为“用户空间)。因为每个进程可以通过系统调用进入内核,因此,Linux内核由系统内的所有进程共享。于是,从具体进程的角度来看,每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间。
内核空间中存放的是内核代码和数据,而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间,它们都处于虚拟空间中。
内核空间和用户空间一般通过系统调用进行通信。
select就是针对许多文件描述符(简称fd)进行监控,它有三个参数:
- rlist--waituntilreadyforreading
- wlist--waituntilreadyforwriting
- xlist--waitforan"exceptionalcondition"
第一个参数监控进来的数据的fd列表,select监控这个列表,等待这些fd发送过来数据,一旦数据发送过来了(可以读取了),就返回一个可读的fd列表
第二个参数监控出去的数据的fd列表,select监控这个列表,等待这些fd发送出去数据,一旦fd准备好发送了(可以写入了),就返回一个可写的fd列表
第三个参数监控fd列表,返回出异常的fd列表
服务端:
importselect importsocket importsys importqueue #生成socket对象 server=socket.socket() #设置非阻塞模式 server.setblocking(False) #绑定地址,设置监听 server.bind(('localhost',9999)) server.listen(5) #将自己也放进待监测列表里 inputs=[server,] outputs=[] message_queues={} whileTrue: ''' 关于socket可读可写的判断,可以参考博客:https://blog.csdn.net/majianfei1023/article/details/45788591 ''' rlist,wlist,elist=select.select(inputs,outputs,inputs)#如果没有任何fd就绪,那程序就会一直阻塞在这里 forrinrlist:#遍历已经可以准备读取数据的fd ifrisserver:#如果这个fd是server,即server有数据待接收读取,说明有新的客户端连接过来了 conn,client_addr=r.accept() print("newconnectionfrom",client_addr) conn.setblocking(False) inputs.append(conn)#将这个新的客户端连接添加到检测的列表中 message_queues[conn]=queue.Queue()#用队列存储客户端发送来的数据,等待服务器统一返回数据 else:#这个可读的r不是服务器,那就是某个客户端。就是说客户端发送数据过来了,这些数据处于待读取状态 try:#异常处理,这是为了防止客户端异常断开报错(比如手动关掉客户端黑窗口,服务器也会跟着报错退出) data=r.recv(1024) ifdata:#根据判断data是否为空,判断客户端是否断开 print("收到来自[%s]的数据:"%r.getpeername()[0],data) message_queues[r].put(data)#收到的数据先放到queue里,一会返回给客户端 ifrnotinoutputs: outputs.append(r)#放进可写的fd列表中,表明这些fd已经准备好去发送数据了。 else:#如果数据为空,表明客户端断开了 print('客户端断开了') ifrinoutputs: outputs.remove(r)#清理已断开的连接 inputs.remove(r)#清理已断开的连接 delmessage_queues[r]#清理已断开的连接 exceptConnectionResetError:#如果报错,说明客户端断开了 print("客户端异常断开了",r) ifrinoutputs: outputs.remove(r)#清理已断开的连接 inputs.remove(r)#清理已断开的连接 delmessage_queues[r]#清理已断开的连接 forwinwlist:#遍历可写的fd列表,即准备好发送数据的那些fd #判断队列是否为空 try: next_msg=message_queues[w].get_nowait() exceptqueue.Empty: #print("client[%s]"%w.getpeername()[0],"queueisempty..") outputs.remove(w) #队列不为空,就把队列中的数据改成大写,原样发回去 else: #print("sendingmsgto[%s]"%w.getpeername()[0],next_msg) w.send(next_msg.upper()) foreinelist:#处理报错的fd e.close() print("Erroroccuredin",e.getpeername()) inputs.remove(e) ifeinoutputs: outputs.remove(e) delmessage_queues[e]
客户端:
importsocket importsys sock=socket.socket() sock.connect(('localhost',9999)) whileTrue: c=input('>>>:').strip() sock.send(c.encode()) data=sock.recv(1024) print(data.decode()) sock.close()
2.selectors模块
官方文档:https://docs.python.org/3/library/selectors.html
服务端:
importselectors importsocket #根据平台自动选择最佳的IO多路机制,比如linux就会选择epoll,windows会选择select sel=selectors.DefaultSelector() defaccept(sock,mask): #建立客户端连接 conn,addr=sock.accept() print('accepted',conn,'from',addr) #设置非阻塞模式 conn.setblocking(False) #再次注册一个连接,将其加入监测列表中, sel.register(conn,selectors.EVENT_READ,read) defread(conn,mask): try:#抛出客户端强制关闭的异常(如手动关闭客户端黑窗口) data=conn.recv(1000)#Shouldbeready ifdata: print('echoing',repr(data),'to',conn) conn.send(data)#Hopeitwon'tblock else: print('Clientclosed.',conn) #将conn从监测列表删除 sel.unregister(conn) conn.close() exceptConnectionResetError: print('Clientforciblyclosed.',conn) #将conn从监测列表删除 sel.unregister(conn) conn.close() #创建socket对象 sock=socket.socket() #绑定端口,设置监听 sock.bind(('localhost',1234)) sock.listen(100) #设置为非阻塞模式 sock.setblocking(False) #注册一个文件对象,监测它的IO事件,data是和文件对象相关的数据(此处放置了一个accept函数的内存地址) #register(fileobj,events,data=None) sel.register(sock,selectors.EVENT_READ,accept) whileTrue: ''' sel.select() 看似是select方法,实际上会根据平台自动选择使用select还是epoll 它返回一个(key,events)元组,key是一个namedtuple类型的元组,可以使用key.name获取元组的数据 key的内容(fileobj,fd,events,data): fileobj已经注册的文件对象 fd也就是第一个参数的那个文件对象的更底层的文件描述符 events等待的IO事件 data可选项。可以存一些和fileobj有关的数据,如sessioin的id ''' events=sel.select()#监测有无活动对象,没有就阻塞在这里等待 forkey,maskinevents:#有活动对象了 callback=key.data#key.data是注册时传递的accept函数 callback(key.fileobj,mask)#key.fileobj就是传递的socket对象
客户端:
importsocket tin=socket.socket() tin.connect(('localhost',1234)) whileTrue: inp=input('>>>>') tin.send(inp.encode('utf8')) data=tin.recv(1024) print(data.decode('utf8'))
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