python自动化开发学习 I/O多路复用

python自动化开发学习 I/O多路复用

 

一. 简介

　　socketserver在内部是由I/O多路复用，多线程和多进程，实现了并发通信。IO多路复用的系统消耗很小。

IO多路复用底层就是监听socket对象内部是否有变化，是否在收发消息，Python中select模块提供了select poll epoll 三种方式来实现IO多路复用，支持不同的操作系统。

　　windows ： 提供select

　　Mac : 提供select

　　Linux : 提供select, poll, epoll

（1）select简介：

　　select 默认会将每一个变化的socket加入一个他自己维护的列表中，但是并不会明确是哪一个socket，它内部其实是通过一个for循环遍历整个列表，当列表中的socket很多的时候，for循环就会浪费资源。select默认可以监听1024个链接，它是由linux在同文件中定义的，可修改。select不是安全的线程，如果你把一个socket加入到select中，突然另外一个线程关闭了这个socket，那么接下来select的行为是随机的。

（2）poll简介：

　　poll修复了select的一些问题，例如去掉了1024个链接限制，想要监听多少都可以，poll不在修改传入的数组，但是poll依然不是线程安全的。

（3）epoll简介：

　　epoll不仅会告诉你socket组里面的数据，还会告诉你具体哪个socket有数据，无需自己寻找。而且epoll终于是线程安全的了。然而epoll局限于

Linux操作系统。

二 . 应用

select 方法

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句柄列表11, 句柄列表22, 句柄列表33 = select.select(句柄序列1, 句柄序列2, 句柄序列3, 超时时间)<br> 参数： 可接受四个参数（前三个必须） 返回值：三个列表     select方法用来监视文件句柄，如果句柄发生变化，则获取该句柄。 1、当 参数1 序列中的句柄发生可读时（accetp和read），则获取发生变化的句柄并添加到 返回值1 序列中 2、当 参数2 序列中含有句柄时，则将该序列中所有的句柄添加到 返回值2 序列中 3、当 参数3 序列中的句柄发生错误时，则将该发生错误的句柄添加到 返回值3 序列中 4、当 超时时间 未设置，则select会一直阻塞，直到监听的句柄发生变化    当 超时时间 ＝ 1时，那么如果监听的句柄均无任何变化，则select会阻塞 1 秒，之后返回三个空列表，如果监听的句柄有变化，则直接执行。

（1）监听客户端连接

 

import socket
import select

sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 9999,))
sk.listen(5)

while True:
rlist, w, e = select.select([sk, ], [], [], 5)
# 监听sk(服务器端)对象,如果sk对象发生变化,表示有客户端来连接了,此时rlist值为[sk]
# 监听conn对象,如果conn发生变化,表示客户端有消息发送过来了,此时rlist的值为[客户端]
print(rlist)

for r in rlist:
print(r)
conn, address = r.accept()
conn.sendall(bytes("hello", encoding="utf-8"))

服务端

 

import socket

sk = socket.socket()
sk.connect(("127.0.0.1", 9999,))

data = sk.recv(1024)
print(data)

while True:
input(">>")

sk.close()

客户端

（2）监听客户端连接及接受客户端发送的数据

 

import socket
import select

sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 9999,))
sk.listen(5)

inputs = [sk,]
while True:
rlist, w, e = select.select(inputs, [], [], 1)
# 监听sk(服务器端)对象,如果sk对象发生变化,表示有客户端来连接了,此时rlist值为[sk]
# 监听conn对象,如果conn发生变化,表示客户端有消息发送过来了,此时rlist的值为[客户端]

print(len(inputs), len(rlist))

for r in rlist:
print(r)
if r == sk:
# 有新的客户端连接进来
conn, address = r.accept()
inputs.append(conn)
conn.sendall(bytes("hello", encoding="utf-8"))
else:
# 有客户端给我发送数据
recv_data = r.recv(1024)
print(recv_data)

服务端

 

import socket

sk = socket.socket()
sk.connect(("127.0.0.1", 9999,))

data = sk.recv(1024)
print(data)

while True:
inp = input(">>")
sk.sendall(bytes(inp, encoding='utf-8'))

sk.close()

客户端

（3）读写分离

 

import socket
import select

sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 9999,))
sk.listen(5)

inputs = [sk,]
outputs = []

while True:
rlist, wlist, e = select.select(inputs, outputs, [], 1)
# 监听sk(服务器端)对象,如果sk对象发生变化,表示有客户端来连接了,此时rlist值为[sk]
# 监听conn对象,如果conn发生变化,表示客户端有消息发送过来了,此时rlist的值为[客户端]

print(len(inputs), len(rlist))

for r in rlist:
print(r)
if r == sk:
# 有新的客户端连接进来
conn, address = r.accept()
inputs.append(conn)
conn.sendall(bytes("hello", encoding="utf-8"))
else:
# 有客户端给我发送数据
try:
recv_data = r.recv(1024)

if not recv_data: # 某些操作系统，在socket断开的时候，会发送一个空给server，所以要判断空的情况
raise Exception("断开连接")
else:
outputs.append(r)
except Exception as e:
inputs.remove(r)

for w in wlist:
w.sendall(bytes("response", encoding="utf-8"))
outputs.remove(w)

服务端

 

import socket

sk = socket.socket()
sk.connect(("127.0.0.1", 9999,))

data = sk.recv(1024)
print(data)

while True:
inp = input(">>")
sk.sendall(bytes(inp, encoding='utf-8'))
print(sk.recv(1024))
sk.close()

客户端

（4）读写分离之服务端根据客户端的输入返回对应的信息

 

import socket
import select

sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 9999,))
sk.listen(5)

inputs = [sk, ] #
outputs = []
messages = {} # 用来存放客户端发送过来的消息,存放格式 连接客户端的对象: 消息

while True:
rlist, wlist, elist = select.select(inputs, outputs, [sk, ], 1)
# rlist 监听sk(服务器端)对象,如果sk对象发生变化,表示有客户端来连接了,此时rlist值为[sk]
# wlist 监听conn对象,如果conn发生变化,表示客户端有消息发送过来了,此时rlist的值为[客户端]
# elist 监听sk(服务器端)对象是否发生错误

print(len(inputs), len(rlist))

for r in rlist:
print(r)
if r == sk:
# 有新的客户端连接进来
conn, address = r.accept()
inputs.append(conn)
messages[conn] = [] # 在存储消息的字典中创建一个以客户端连接对象为key 空列表为value的键值对
conn.sendall(bytes("hello", encoding="utf-8"))
else:
# 有客户端给我发送数据
try:
recv_data = r.recv(1024)

if not recv_data: # 某些操作系统，在socket断开的时候，会发送一个空给server，所以要判断空的情况
raise Exception("断开连接")
else:
outputs.append(r)
messages[r].append(recv_data)

except Exception as e:
inputs.remove(r)
del messages[r]

for w in wlist:
print(messages[w])
msg = messages[w].pop()
resp = msg + bytes("response", encoding="utf-8")
w.sendall(resp)
outputs.remove(w)

服务端

 

import socket

sk = socket.socket()
sk.connect(("127.0.0.1", 9999,))

data = sk.recv(1024)
print(data)

while True:
inp = input(">>")
sk.sendall(bytes(inp, encoding='utf-8'))
print(sk.recv(1024))
sk.close()

客户端