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Python 3.4 中新的 asyncio : Servers、Protocols 和 Transports

在之前的一篇文章中,我介紹了Python 3.4 中新引入的 asyncio 模塊,我解釋了事件循環函數的注冊,執行以及延遲或取消調用的簡單使用方法。我將在這裡演示更高級的例子,探索asyncio對服務器,客戶端編程,protocols以及transports的支持。

使用 Simple Protocol

asyncio.BaseProtocol 類是asyncio模塊中協議接口(protocol interface)的一個常見的基類。asyncio.Protocolclass 繼承自asyncio.BaseProtocol 並為stream protocols提供了一個接口。下面的代碼演示了asyncio.Protocol 接口的一個簡單實現,它的行為1就像一個echo server,同時,它還會在Python的控制台中輸出一些信息。SimpleEchoProtocol 繼承自asyncio.Protocol,並且實現了3個方法:connection_made, data_received 以及 andconnection_lost:

import asyncio class SimpleEchoProtocol(asyncio.Protocol): def connection_made(self, transport): """ Called when a connection is made. The argument is the transport representing the pipe connection. To receive data, wait for data_received() calls. When the connection is closed, connection_lost() is called. """ print("Connection received!") self.transport = transport   def data_received(self, data): """ Called when some data is received. The argument is a bytes object. """ print(data) self.transport.write(b'echo:') self.transport.write(data)   def connection_lost(self, exc): """ Called when the connection is lost or closed. The argument is an exception object or None (the latter meaning a regular EOF is received or the connection was aborted or closed). """ print("Connection lost! Closing server...") server.close()   loop = asyncio.get_event_loop() server = loop.run_until_complete(loop.create_server(SimpleEchoProtocol, 'localhost', 2222)) loop.run_until_complete(server.wait_closed())

你可以通過運行一個telnet客戶端程序,並且連接到localhost的2222端口來測試這個echo server。如果你正在使用這個端口,你可以將這個端口號修改為任何其他可以使用的端口。如果你使用默認的值,你可以在Python的控制台中運行上面的代碼,之後在命令提示符或終端中運行 telnet localhost 2222。你將會看到 Connection received! 的信息顯示在Python的控制台中。接下來,你在telnet的控制台中輸入的任何字符都會以echo:跟上輸入的字符的形式展示出來,同時,在Python的控制台中會顯示出剛才新輸入的字符。當你退出telnet控制台時,你會看到Connection lost! Closing server... 的信息展示在Python的控制台中。

舉個例子,如果你在開啟telnet之後輸入 abc,你將會在telnet的窗口中看到下面的消息:

  echo:abecho:bcecho:c

此外,在Python的控制台中會顯示下面的消息:

  Connection received!
  b'a'
  b'b'
  b'c'
  Connection lost! Closing server...

 

在創建了一個名為loop的事件循環之後,代碼將會調用loop.run_until_complete來運行loop.create_server這個協程(coroutine)。這個協程創建了一個TCP服務器並使用protocol的工廠類綁定到指定主機的指定端口(在這個例子中是localhost上的2222端口,使用的工廠類是SimpleEchoProtocol)並返回一個Server的對象,以便用來停止服務。代碼將這個實例賦值給server變量。用這種方式,當建立一個客戶端連接時,會創建一個新的SimpleEchoProtocol的實例並且該類中的方法會被執行。

當成功的創建了一個連接之後,connection_made 方法裡面的代碼輸出了一條消息,並將收到的內容作為一個參數賦值給transport成員變量,以便稍後在另一個方法中使用。

當收到了傳來的數據時,data_received方面裡面的代碼會將收到的數據字節輸出,並且通過調用兩次self.transport.write 方法將echo: 和收到數據發送給客戶端。當然了,也可以只調用一次self.transport.write將所有的數據返回,但是我想更清楚的將發送echo:的代碼和發送收到的數據的代碼區分開來。

當連接關掉或者斷開時,connection_lost方法中的代碼將會輸出一條消息,並且調用server.close();此時,那個在服務器關閉前一直運行的循環停止了運行。

使用 Clients and Servers

在上面的例子中,telnet是一個客戶端。asyncio模塊提供了一個協程方便你很容易的使用stream reader 和 writer來編寫服務端和客戶端。下面的代碼演示了一個簡單的echo server,該server監聽localhost上的2222端口。你可以在Python的控制台中運行下面的代碼,之後在另一個Python的控制台中運行客戶端的代碼作為客戶端。

import asyncio @asyncio.coroutine def simple_echo_server(): # Start a socket server, call back for each client connected. # The client_connected_handler coroutine will be automatically converted to a Task yield from asyncio.start_server(client_connected_handler, 'localhost', 2222) @asyncio.coroutine def client_connected_handler(client_reader, client_writer): # Runs for each client connected # client_reader is a StreamReader object # client_writer is a StreamWriter object print("Connection received!") while True: data = yield from client_reader.read(8192) if not data: break print(data) client_writer.write(data)   loop = asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(simple_echo_server()) try: loop.run_forever() finally: loop.close()

下面的代碼演示了一個客戶端程序連接了localhost上的2222端口,並且使用asyncio.StreamWriter對象寫了幾行數據,之後使用asyncio.StreamWriter對象讀取服務端返回的數據。

import asyncio   LASTLINE = b'Last line.\n' @asyncio.coroutine def simple_echo_client(): # Open a connection and write a few lines by using the StreamWriter object reader, writer = yield from asyncio.open_connection('localhost', 2222) # reader is a StreamReader object # writer is a StreamWriter object writer.write(b'First line.\n') writer.write(b'Second line.\n') writer.write(b'Third line.\n') writer.write(LASTLINE)   # Now, read a few lines by using the StreamReader object print("Lines received") while True: line = yield from reader.readline() print(line) if line == LASTLINE or not line: break writer.close()   loop = asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(simple_echo_client())

你可以在不同的Python控制台中執行客戶端的代碼。如果服務端正在運行,控制台中會輸出下面的內容:

Lines received
b'First line.\n'
b'Second line.\n'
b'Third line.\n'
b'Last line.\n'

 

執行服務端代碼的Python控制台會顯示下面的內容:

 Connection received!
 b'First line.\nSecond line.\nThird line.\nLast line.\n'

 

首先,讓我們關注一下服務端的代碼。在創建完一個叫loop的事件循環之後,代碼會調用loop.run_until_complete來運行這個simple_echo_server協程。該協程調用asyncio.start_server協程來開啟一個socket服務器,綁定到指定的主機和端口號,之後,對每一個客戶端連接執行作為參數傳入的回調函數——client_connected_handler。在這個例子中,client_connected_handler是另一個協程,並且不會被自動的轉換為一個Task。除了協程(coroutine)之外,你可以指定一個普通的回調函數。

《Python核心編程 第二版》.(Wesley J. Chun ).[高清PDF中文版] http://www.linuxidc.com/Linux/2013-06/85425.htm

《Python開發技術詳解》.( 周偉,宗傑).[高清PDF掃描版+隨書視頻+代碼] http://www.linuxidc.com/Linux/2013-11/92693.htm

Python腳本獲取Linux系統信息 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/88531.htm

在Ubuntu下用Python搭建桌面算法交易研究環境 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-11/92534.htm

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