Python的网络编程(二)

 

4、使用socket选项

socket对象的getpeername()和getsockname()方法都返回包含一个IP地址和端口的二元组（这个二元组的形式就像你传递给connect和bind的）。getpeername返回所连接的远程socket的地址和端口，getsockname返回关于本地socket的相同信息。

在默认情况下，socket是阻塞式的，意思就是socket的方法的调用在任务完成之前是不会返回的。例如，如果存储向外发送的数据的缓存已满，你又企图发送更多的数据，那么你对send的调用将被阻塞直到它能够将更多的数据放入缓存。你可以通过调用setblocking(flag)方法（其中flag取值是0，setblocking(0)）来改变这个默认行为，以使socket为非阻塞式。当socket为非阻塞式的时候，如果所做的动作将导致阻塞，将会引起error异常。下面一段代码将试图不断地接受新的连接并使用函数processRequest来处理。如果一个新连接无效，它将间隔半秒再试。另一方法是在你的监听socket上调用select或poll来检测一个新的连接的到达。

别的socket的选项可以使用setsockopt(level,name,value)和getsockopt(level,name[,buflen])方法来设置和获取。socket代表了一个协议栈的不同层，level参数指定了选项应用于哪一层。level的取值以SOL_开头（SOL_SOCKET,SOL_TCP等等）。name表明你涉及的是哪个选项。对于value，如果该选项要求数值的值，value只能传入数字值。你也可以传递入一个缓存（一个字符串），但你必须使用正确的格式。对getsockopt，不指定buflen参数意味你要求一个数字值，并返回这个值。如果你提供了buflen，getsockopt返回代表一个缓存的字符串，它的最大长度是buflen的字节数。下面的例子设置了一个socket的用于发送的缓存尺寸为64KB：

>>> s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
>>> s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,65535)

要得到一个包在被路由丢弃前所能有的生命周期（TTL）和跳数，你可以使用如下代码：

>>> s.getsockopt(SOL_IP,IP_TTL)
32

5、数值转换

由于不同平台的字节顺序不一样，所以当在网络中传输数据时我们使用标准的网络字节顺序。nthol(x)和ntohs(x)函数要求一个网络字节顺序的数值并把它转换为当前主机字节顺序的相同数值，而htonl(x)和htons(x)则相反：

>>> import.socket
>>> socket.htons(20000) #转换为一个16位的值
8270
>>> socket.htonl(20000) #转换为一个32位的值
541982720
>>> socket.ntohl(541982720)
20000

 

SocketServers模块为一组socket服务类定义了一个基类，这组类压缩和隐藏了监听、接受和处理进入的socket连接的细节。

1、SocketServers家族
TCPServer和UDPServer都是SocketServer的子类，它们分别处理TCP和UDP信息。
注意：SocketServer也提供UnixStreamServer(TCPServer的子类)和UNIXdatagramServer(UDPServer的子类)，它们都如同其父类一样除了在创建监听socket时使用AF_UNIX代替了AF_INET。

默认情况下，socket服务一次处理一个连接，但是你可以使用ThreadingMixIN和ForkingMixIn类来创建任一SocketServer的线程和子进程。实际上，SocketServer模块提供了一些对些有用的类来解决你的麻烦，它们是：ForkingUDPServer、ForkingTCPServer、ThreadingUDPServer、ThreadingTCPServer、ThreadingUnixStreamServer和ThreadingUnixDatagramServer。

SocketServer以通常的方法处理进入的连接；要使它更有用，你应该提供你自己的请求处理器类给它以便它传递一个socket去处理。SocketServer模块中的BaseRequestHandler类是所有请求处理器的父类。假设，例如你需要写一个多线程的电子邮件服务器，首先你要创建一个MailRequestHandler，它是BaseRequestHandler的子类，然后把它传递给一个新创建的SocketServer:
import SocketServer
...#创建你的MailRequestHandler
addr=('220.172.20.6',25) #监听的地址和端口
server=SocketServer.ThreadingTCPServer(addr,MailRequestHandler)
server.serve_forever()

每次一个新的连接到来时，这个server创建一个新的MailRequestHandler实例并调用它的handle()方法来处理这个新的请求。因为server继承自ThreadingTCPServer，对于每个新的请求它都启动一个单独的线程来处理这个请求，以便于多个请求能够被同时处理。如果用handle_request()代替server_forever，它将一个一个的处理连接请求。server_forever 只是反复调用handle_request而已。

一般来说，你只需使用socket服务之一，但是如果你需要创建你自己的子类的话，你可以覆盖我们下面提到的方法来定制它。

当服务被第一次创建的时候，__init__函数调用server_bind()方法来绑定监听socket(self.socket)到正确的地址(self.server_address)。然后调用server_activate()来激活这个服务(默认情况下，调用socket的listen方法)。

这个socket服务不做任何事情直到调用了handle_request或serve_forever方法。handle_request调用get_request()去等待和接收一个新的socket连接，然后调用verify_request(request,client_address)去看服务是否会处理这个连接(你可以在访问控制中使用这个，默认情况下verify_request总是返回true)。如果会处理这个请求，handle_request然后调用process_request(request,client_address)，如果process_request(request,client_address)导致一个异常的话，将调用handle_error(request,client_address)。默认情况下，process_request简单地调用finish_request(request,client_address)；子进程和线程类覆盖了这个行为去开始一新的进程或线程，然后调用finish_request。finish_request实例化一个新的请求处理器，请求处理器轮流调用它们的handle()方法。

当SocketServer创建一个新的请求处理器时，它传递给这个处理器的__init__函数的self变量，以便于这个处理器能够访问关于这个服务的信息。

SocketServer的fileno()方法返回监听socket的文件描述符。address_family成员变量指定了监听socket的socket族(如AF_INET)，server_address包含了监听socket被绑定到的地址。socket变量包含监听socket自身。

2、请求处理器

请求处理器有setup()、handle()和finish()方法，你可以覆盖它们来定制你自己的行为。一般情况下，你只需要覆盖handle方法。BaseRequestHandler的__init__函数调用setup()方法来做初始化的工作，handle()服务于请求，finish()用于执行清理工作，如果handle或setup导致一个异常，finish不会被调用。记住，你的请求处理器会为每个请求创建一个新的实例。

request成员变量有关于流(TCP)服务的最近接受的socket；对于数据报服务，它是一个包含进入消息和监听socket的元组。client_address包含发送者的地址，server有对SocketServer的一个引用(通过这你可以访问它的成员，如server_address)。

下面的例子实现了一个EchoRequestHandler，这作为一个服务端它将客户端所发送的数据再发送回客户端：

>>> import SocketServer
>>> class EchoRequestHandler(SocketServer.BaseRequestHandler):
...     def handle(self):
...         print 'Got new connection!'
...         while 1:
...             mesg=self.request.recv(1024)
...             if not msg:
...                 break
...             print 'Received:',msg
...             self.request.send(msg)
...         print 'Done with connection'
>>> server=SocketServer.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',12321),EchoReuestHandler)
>>> server.handle_request() #执行后将等待连接
Got new connection!
Received: Hello!
Received: I like Tuesdays!
Done with connection

打开另一个Python解释器作为客户端，然后执行如下代码：

>>> from socket import *
>>> s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
>>> s.connect(('120.0.0.1',12321))
>>> s.send('Hello!')
6
>>> print s.recv(1024)
Hello!
>>> s.send('I like Tuesdays!')
16
>>> print s.recv(1024)
I like Tuesdays!
>>> s.close()

SocketServer模块也定义了BaseRequestHandler的两个子类：StreamRequestHandler和DatagramRequestHandler。它们覆盖了setup和finish方法并创建了两个文件对象rfile和wfile，你可以用这两个文件对象来向客户端读写数据，从而代替使用socket方法。

使用SocketServers

 

socket的阻塞或同步编程

一、使用socket

网络编程中最基本的部分就是socket(套接字）。socket有两种：服务端socket和客户端 socket。在你创建了一个服务端socket之后，你告诉它去等待连接。然后它将监听某个网络地址（形如：xxx.xxx.xxx.xxx:xxx) 直到客户端连接。然后这两端就可以通信了。

处理客户端socket通常比处理服务端socket要容易一点，因为服务端必须时刻准备处理来自客户端的连接，并且它必须处理多个连接，而客户端只需要简单的连接，然后做点什么，然后断开连接。

实例化一个socket时，可以指定三个参数：地址系列（默认为socket.AF_INET）、流socket（这是个默认值： socket.SOCK_STREAM）或数据报socket（socket.SOCK_DGRAM）、协议（默认值是0）。对于简单的socket，你可以不指定任何参数而全部使用默认值。

服务端socket在使用bind方法之后调用listen方法去监听一个给定的地址。然后，客户端socket就可以通过使用connect方法（connect方法所使用的地址参数与bind相同）去连接服务端。listen方法要求一个参数，这个参数就是等待连接队列中所能包含的连接数。

一旦服务端socket调用了listen方法，就进入了临听状态，然后通常使用一个无限的循环：1、开始接受客房端的连接，这通过调用accept方法来实现。调用了这个方法后将处于阻塞状态（等待客户端发起连接）直到一个客户端连接，连接后，accept返回形如(client,address)的一个元组，其中client是一个用于与客户端通信的socket，address是客户端的形如xxx.xxx.xxx.xxx:xxx的地址；2、然后服务端处理客户端的请求；3、处理完成之后又调用1。

关于传输数据，socket有两个方法：send和recv。send使用字符串参数发送数据；recv参数是字节数，表示一次接受的数据量，如果你不确定一次该接受的数据量的话，最好使用1024。

下面给出一个最小的服务器/客户机的例子：

服务端：

import socket
s = socket.socket()
host = socket.gethostname()
port = 1234
s.bind((host, port))
s.listen(5)
while True:
     c, addr = s.accept()
     print 'Got connection from', addr
     c.send('Thank you for connecting')
     c.close()

客户端：

import socket
s = socket.socket()
host = socket.gethostname()
port = 1234
s.connect((host, port))
print s.recv(1024)

注意：如果你使用Ctrl-C来停止服务端的话，如果再次使用相同的端口可能需要等待一会儿。

二、使用SocketServer

SocketServer模块简单化了编写网络服务器的工作。
它提供了四个基本的服务类：TCPServer(使用TCP协议)、UDPServer(使用数据报)、UnixStreamServer、

UnixDatagramServer。UnixStreamServer和UnixDatagramServer用于类Unix平台。
这四个类处理请求都使用同步的方法，也就是说，在下一个请求处理开始之前当前的请求处理必须已完成

。

用SocketServer创建一个服务器需要四步：

1、通过子类化BaseRequestHandler类和覆盖它的handle()方法来创建一个请求处理器类，用于处理进来

的请求；
2、实例化服务类如TCPServer，并传递给它参数：服务器地址和请求处理器类；
3、调用服务实例对象的handle_request()或serve_forever()方法去处理请求。

下面使用SocketServer用同步的方法写一个最简单的服务器：

from SocketServer import TCPServer, StreamRequestHandler
#第一步。其中StreamRequestHandler类是BaseRequestHandler类的子类，它为流socket定义了
#rfile和wfile方法
class Handler(StreamRequestHandler):
     def handle(self):
         addr = self.request.getpeername()
         print 'Got connection from', addr
         self.wfile.write('Thank you for connecting')

#第二步。其中''代表运行服务器的主机
server = TCPServer(('', 1234), Handler)
#第三步。serve_forever()导致进入循环状态
server.serve_forever()