剖析Python的Twisted框架的核心特性
一.reactor
twisted的核心是reactor，而提到reactor不可避免的是同步/异步，阻塞/非阻塞，在Dave的第一章概念性介绍中，对同步/异步的界限有点模糊，关于同步/异步，阻塞/非阻塞可参见知乎讨论。而关于proactor(主动器)和reactor(反应堆)，这里有一篇推荐博客有比较详细的介绍。
就reactor模式的网络IO而言，应该是同步IO而不是异步IO。而Dave第一章中提到的异步，核心在于：显式地放弃对任务的控制权而不是被操作系统随机地停止，程序员必须将任务组织成序列来交替的小步完成。因此，若其中一个任务用到另外一个任务的输出，则依赖的任务（即接收输出的任务）需要被设计成为要接收系列比特或分片而不是一下全部接收。
显式主动地放弃任务的控制权有点类似协程的思考方式，reactor可看作协程的调度器。reactor是一个事件循环，我们可以向reactor注册自己感兴趣的事件(如套接字可读/可写)和处理器(如执行读写操作)，reactor会在事件发生时回调我们的处理器，处理器执行完成之后，相当于协程挂起(yield)，回到reactor的事件循环中，等待下一个事件来临并回调。reactor本身有一个同步事件多路分解器(SynchronousEventDemultiplexer)，可用select/epoll等机制实现，当然twistedreactor的事件触发不一定是基于IO，也可以由定时器等其它机制触发。
twisted的reactor无需我们主动注册事件和回调函数，而是通过多态(继承特定类，并实现所关心的事件接口，然后传给twistedreactor)来实现。关于twisted的reactor，有几个需要注意的地方：
twisted.internet.reactor是单例模式，每个程序只能有一个reactor；
尽量在reactor回调函数尽快完成操作，不要执行阻塞任务，reactor本质是单线程，用户回调代码与twisted代码运行在同一个上下文，某个回调函数中阻塞，会导致reactor整个事件循环阻塞；
reactor会一直运行，除非通过reactor.stop()显示停止它，但一般调用reactor.stop()，也就意味着应用程序结束；
二.twisted简单使用
twisted的本质是reactor，我们可以使用twisted的底层API(避开twisted便利的高层抽象)来使用reactor:
#示例一twisted底层API的使用 fromtwisted.internetimportreacto fromtwisted.internetimportmain fromtwisted.internet.interfacesimportIReadDescriptor importsocket classMySocket(IReadDescriptor): def__init__(self,address): #连接服务器 self.address=address self.sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) self.sock.connect(address) self.sock.setblocking(0) #telltheTwistedreactortomonitorthissocketforreading reactor.addReader(self) #接口:告诉reactor监听的套接字描述符 deffileno(self): try: returnself.sock.fileno() exceptsocket.error: return-1 #接口:在连接断开时的回调 defconnectionLost(self,reason): self.sock.close() reactor.removeReader(self) #当应用程序需要终止时调用: #reactor.stop() #接口:当套接字描述符有数据可读时 defdoRead(self): bytes='' #尽可能多的读取数据 whileTrue: try: bytesread=self.sock.recv(1024) ifnotbytesread: break else: bytes+=bytesread exceptsocket.error,e: ife.args[0]==errno.EWOULDBLOCK: break returnmain.CONNECTION_LOST ifnotbytes: returnmain.CONNECTION_DONE else: #在这里解析协议并处理数据 printbytes
示例一可以很清晰的看到twisted的reactor本质：添加监听描述符，监听可读/可写事件，当事件来临时回调函数，回调完成之后继续监听事件。
需要注意：
套接字为非阻塞，如果为阻塞则失去了reactor的意义
我们通过继承IReadDescriptor来提供reactor所需要的接口
通过reactor.addReader将套接字类加入reactor的监听对象中
main.CONNECTION_LOST是twisted预定义的值，通过这些值它我们可以一定程度控制下一步回调(类似于模拟一个事件)
但是上面的MySocket类不够好，主要有以下缺点：
需要我们自己去读取数据，而不是框架帮我们读好，并处理异常
网络IO和数据处理混为一块，没有剥离开来
三.twisted抽象
twisted在reactor的基础上，建立了更高的抽象，对一个网络连接而言，twisted建立了如下三个概念:
Transports：网络连接层，仅负责网络连接和读/写字节数据
Protocols：协议层，服务业务相关的网络协议，将字节流转换成应用所需数据
ProtocolFactories：协议工厂，负责创建Protocols，每个网络连接都有一个Protocols对象(因为要保存协议解析状态)
twisted的这些概念和erlang中的ranch网络框架很像，ranch框架也抽象了Transports和Protocols概念，在有新的网络连接时，ranch自动创建Transports和Protocols，其中Protocols由用户在启动ranch时传入，是一个实现了ranch_protocolbehaviour的模块，Protocols初始化时，会收到该连接对应的Transports，如此我们可以在Protocols中处理字节流数据，按照我们的协议解析并处理数据。同时可通过Transports来发送数据(ranch已经帮你读取了字节流数据了)。
和ranch类似，twisted也会在新连接到达时创建Protocols并且将Transport传入，twisted会帮我们读取字节流数据，我们只需在dataReceived(self,data)接口中处理字节流数据即可。此时的twisted在网络IO上可以算是真正的异步了，它帮我们处理了网络IO和可能遇到的异常，并且将网络IO和数据处理剥离开来，抽象为Transports和Protocols，提高了程序的清晰性和健壮性。
#示例二twisted抽象的使用
fromtwisted.internetimportreactor
fromtwisted.internet.protocolimportProtocol,ClientFactory
classMyProtocol(Protocol):
#接口:Protocols初始化时调用，并传入Transports
#另外twisted会自动将Protocols的factory对象成员设为ProtocolsFactory实例的引用
#如此就可以通过factory来与MyProtocolFactory交互
defmakeConnection(self,trans):
print'makeconnection:gettransport:',trans
print'myfactoryis:',self.factory
#接口:有数据到达
defdataReceived(self,data):
self.poem+=data
msg='Task%d:got%dbytesofpoetryfrom%s'
printmsg%(self.task_num,len(data),self.transport.getPeer())
#接口:连接断开
defconnectionLost(self,reason):
#连接断开的处理
classMyProtocolFactory(ClientFactory):
#接口:通过protocol类成员指出需要创建的Protocols
protocol=PoetryProtocol#tellbaseclasswhatprototobuild
def__init__(self,address):
self.poetry_count=poetry_count
self.poems={}#tasknum->poem
#接口:在创建Protocols的回调
defbuildProtocol(self,address):
proto=ClientFactory.buildProtocol(self,address)
#在这里对proto做一些初始化....
returnproto
#接口:连接Server失败时的回调
defclientConnectionFailed(self,connector,reason):
print'Failedtoconnectto:',connector.getDestination()
defmain(address):
factory=MyClientFactory(address)
host,port=address
#连接服务端时传入ProtocolsFactory
reactor.connectTCP(host,port,factory)
reactor.run()
示例二要比示例一要简单清晰很多，因为它无需处理网络IO，并且逻辑上更为清晰，实际上ClientFactory和Protocol提供了更多的接口用于实现更灵活强大的逻辑控制，具体的接口可参见twisted源代码。
四.twistedDeferred
twistedDeferred对象用于解决这样的问题：有时候我们需要在ProtocolsFactory中嵌入自己的回调，以便Protocols中发生某个事件(如所有Protocols都处理完成)时，回调我们指定的函数(如TaskFinished)。如果我们自己来实现回调，需要处理几个问题:
如何区分回调的正确返回和错误返回?(我们在使用异步调用时，要尤其注意错误返回的重要性)
如果我们的正确返回和错误返回都需要执行一个公共函数(如关闭连接)呢?
如果保证该回调只被调用一次?
Deferred对象便用于解决这种问题，它提供两个回调链，分别对应于正确返回和错误返回，在正确返回或错误返回时，它会依次调用对应链中的函数，并且保证回调的唯一性。
d=Deferred() #添加正确回调和错误回调 d.addCallbacks(your_ok_callback,your_err_callback) #添加公共回调函数 d.addBoth(your_common_callback) #正确返回将依次调用your_ok_callback(Res)->common_callback(Res) d.callback(Res) #错误返回将依次调用your_err_callback(Err)->common_callback(Err) d.errback(Err) #注意，对同一个Defered对象，只能返回一次，尝试多次返回将会报错
twisted的defer是异步的一种变现方式，可以这么理解，他和thread的区别是，他是基于时间event的。
有了deferred，即可对任务的执行进行管理控制。防止程序的运行，由于等待某项任务的完成而陷入阻塞停滞，提高整体运行的效率。
Deferred能帮助你编写异步代码，但并不是为自动生成异步或无阻塞的代码！要想将一个同步函数编程异步函数，必须在函数中返回Deferred并正确注册回调。
五.综合示例
下面的例子，你们自己跑跑，我上面说的都是一些个零散的例子，大家对照下面完整的，走一遍。twisted理解其实却是有点麻烦，大家只要知道他是基于事件的后，慢慢理解就行了。
#coding:utf-8
#xiaorui.cc
fromtwisted.internetimportreactor,defer
fromtwisted.internet.threadsimportdeferToThread
importos,sys
fromtwisted.pythonimportthreadable;threadable.init(1)
deferred=deferToThread.__get__
importtime
deftodoprint_(result):
printresult
defrunning():
"Printsafewdotsonstdoutwhilethereactorisrunning."
#sys.stdout.write(".");sys.stdout.flush()
print'.'
reactor.callLater(.1,running)
@deferred
defsleep(sec):
"Ablockingfunctionmagicallyconvertedinanon-blockingone."
print'startsleep%s'%sec
time.sleep(sec)
print'\nendsleep%s'%sec
return"ok"
deftest(n,m):
print"funtest()isstart"
m=m
vals=[]
keys=[]
foriinxrange(m):
vals.append(i)
keys.append('a%s'%i)
d=None
foriinxrange(n):
d=dict(zip(keys,vals))
print"funtest()isend"
returnd
if__name__=="__main__":
#one
sleep(10).addBoth(todoprint_)
reactor.callLater(.1,running)
reactor.callLater(3,reactor.stop)
print"gogo!!!"
reactor.run()
#two
aa=time.time()
de=defer.Deferred()
de.addCallback(test)
reactor.callInThread(de.callback,10000000,100)
printtime.time()-aa
print"我这里先做别的事情"
printde
print"gogoend"