Python 内置封装了很多常见的网络协议的库,因此Python成为了一个强大的网络编程工具,这里是对Python的网络方面编程的一个简单描述。
1. 常用的网络设计模块
在标准库中有很多网络设计相关的模块,除了那些明确处理网络事务的模块外,还有很多模块也是是和网络相关的,下面是几个常用的网络设计模块:
1.1 socket 模块
socket
模块是网络编程中的基础组件。socket 主要的作用就是作为两个程序之间的“通信信道”,不同进程(不同主机)可以通过socket相互发送信息,以达到网络通信的目的。socket 包括两个部分:服务端和客户端。服务端监听端口号,等待客户端发送的消息;而客户端在需要发送信息是,连接服务端,将信息发送出去即可。下面是一个简单的同步网络编程的简单示例:
这是Socket Server 部分:
import socket
s = socket.socket()
host = socket.gethostname()
port = 8088
s.bind((host,port))
s.listen(5)
while True:
c, addr = s.accept()
print 'Got connection from', addr
c.send('Thank you for connection')
c.close()
这是Socket Client 部分:
import socket
s = socket.socket()
host = socket.gethostname()
port = 8088
s.connect((host,port))
print s.recv(1024)
运行时,请将对应的端口(这里是8088)添加到防火墙的InBound和OutBound的规则中。
1.2 urllib 和 urllib2 模块
urllib
和 urllib2
是Python标准库中最强的的网络工作库。通过这两个库所提供的上层接口,使我们可以像读取本地文件一样读取网络上的文件。而且 urllib2
并不是 urllib
的升级版本(应该是一种补充),二者是不可相互替代的。
通过使用 urllib
的 urlopen
函数可以很容易的打开远程的文件,如下:
from urllib import urlopen
webpage = urlopen('http://www.cnblogs.com/IPrograming/')
txt = webpage.readline(45)
print txt # !DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0
也可以通过在通过在路径的前面添加 file:
来访问本地文件:
from urllib import urlopen
webpage = urlopen(r'file:D:\H\sr23upd\ADD_ABBR.txt')
txt = webpage.readline(45)
print txt
如果你还可以通过 urllib
提供的 urlretrieve
函数,来直接保存远程文件副本:
from urllib import urlretrieve
webpage = urlretrieve('http://www.cnblogs.com/IPrograming/','C:\\temp.html')
print type(webpage) #
1.3 其他与网络相关的模块
除了 socket、urllib和urllib2这些模块以外标准库还有很多和网络相关的模块,下面的列表是其中的一部分:
===========================================================
模块 描述
===========================================================
asynchat asyncore的增强版本
asyncore 异步socket处理程序
cgi 基本的CGI支持
Cookie Cookie对象操作,主要用于服务器操作
cookielib 客户端cookie支持
email E-mail消息支持(包括MIME)
ftplib FTP客户端模块
gopherlib gopher客户端博客
httplib HTTP客户端模块
imaplib IMAP4客户端模块
mailbox 读取几种邮件的格式
mailcap 通过mailcap文件访问MIME配置
mhlib 访问MH邮箱
nntplib NNTP客户端模块
poplib POP客户端模块
robotparser 支持解析Web服务器的robot文件
SimpleXMLRPCServer 一个简单的XML-RPC服务器
stmpd SMTP服务器模块
smtplib SMTP客户端模块
telnetlib Telnet客户端模块
urlparse 支持解析URL
xmlrpclib XML-RPC的客户端支持
2. SocketServer
SocketServer模块是标准库中很多其他服务器框架的基础,这些服务器框架包括:BaseHTTPServer、SimpleHTTPServer、CGIHTTPServer、SimpleXMLRPCServer和DocXMLRPCServer,这些服务框架都是在基础框架上增加了特定的功能。SocketServer包含了4个基本的类:
- TCPServer,针对TCP的Socket
- UDPServer,针对UDP数据报的Socket
- UnixStreamServer
- UnixDatagramServer
下面是一个基于SocketServer的简单Socket Server端示例:
from SocketServer import TCPServer, StreamRequestHandler
class Handler(StreamRequestHandler):
def handle(self):
addr = self.request.getpeername()
self.wfile.write('Thank you for connectiong')
server = TCPServer(('',8088),Handler)
server.serve_forever()
3. 多连接
一般情况下Socket中的Client端常常不止一个,想要使Socket Server端能同时处理多个Client的连接一般由三种主要的方法:
- 分叉(forking)(windows 不支持)
- 线程(threading)
- 异步I/O(asynchronous I/O)
3.1 使用分叉
分叉(fork)是一个UNIX术语;当分叉一个进程(一个运行的程序)时,基本上时复制了它,并且分叉后的两个进程都从当前执行的点继续运行,并且每个进程都有自己的内存副本。一个进程(开始的那个)成为另一个进程的(复制的,也就是子进程)的父进程。在一个使用分叉的服务器中,每个客户端连接都利用分叉创建一个子进程。父进程继续监听连接,同时子进程处理客户端。当客户端的请求结束时,子进程退出。分叉的进程是并行执行的,客户端直接不必相互等待。分叉的缺点是比较耗费资源(每个分叉出来的进程都需要自己的内存)。下面是一个使用分叉创建Socket服务端的示例:
# --coding:utf-8--
# 使用了分叉(fork),Windows系统不支持
from SocketServer import TCPServer, ForkingMixIn, StreamRequestHandler
class Server(ForkingMixIn, TCPServer):pass
class Handler(StreamRequestHandler):
def handle(self):
addr = self.request.getpeername()
print 'Got connection from', addr
self.wfile.write('Thank you for connectiong')
server = Server(('',1234),Handler)
server.serve_forever()
3.2 使用线程
线程是轻量级的进程或子进程,所有的线程都存在于相同的进程(一个运行的程序)中,且共享内存。虽然使用多线程相对于分叉占用的资源较少,但是由于共享内存,所有必需要确保它们的变量不会冲突,或者是同一时间修改同一内容,这样会造成混乱。这些问题可以归结为同步问题。下面是使用多线程的一个简单示例:
# --coding:utf-8--
# 使用多线程
from SocketServer import TCPServer, ThreadingMixIn, StreamRequestHandler
class Server(ThreadingMixIn,TCPServer):pass
class Handler(StreamRequestHandler):
def handle(self):
addr = self.request.getpeername()
print 'Got connection from', addr
self.wfile.write('Thank you for connection')
server = Server(('',1234),Handler)
server.serve_forever()
3.3 带有 select 和 poll 的异步I/O
在Python中的异步I/O的基础就是 select
模块的 select
函数。标准库中的 asyncore
和 asynchat
模块对它们进行了进一步的包装,可以从更高层次来处理异步I/O。poll
函数和 select
函数一样,也属于 select
模块,这两个函数的功能基本一样,相对而言 poll
的伸缩性更好,但其职能在UNIX系统使用使用。
select
函数需要3个序列作为它的必选参数(输入、输出、异常情况),第四个参数是可选的,表示以秒为单位的超时时间。下面是一个使用 select
的简单示例:
import socket, select
s = socket.socket()
host = socket.gethostname()
port = 1234
s.bind((host,port))
s.listen(5)
inputs = [s]
while True:
rs, ws, es = select.select(inputs,[],[])
for r in rs:
if r is s:
c, addr = s.accept()
print 'Got connection from', addr
inputs.append(c)
else:
try:
data = r.recv(1024)
disconnected = not data
except socket.error:
disconnected = True
if disconnected:
print r.getpeername(), 'disconnected'
inputs.remove(r)
else:
print data
poll
方法比 select
使用起来简单,下面的时候就是上面示例的 poll
版本:
# -- coding: utf-8 --
# Windows 系统不支持poll
import socket, select
s = socket.socket()
host = socket.gethostname()
port = 1234
s.bind((host,port))
fdmap = {s.fileno(): s}
s.listen(5)
p = select.poll()
p.register(s)
while True:
events = p.poll()
for fd, event in events:
if fd in fdmap:
c, addr = s.accept()
print 'Got connection from', addr
p.register(c)
fdmap[c.fileno()] = c
elif event & select.POLLIN:
data = fdmap[fd].recv(1024)
if not data:# 如果没有数据,关闭连接
print fdmap[fd].getpeername(), 'disconnected'
p.unregister(fd)
del fdmap[fd]
else:
print data
4. 使用Twisted
Twisted
是一个事件驱动的Python网络框架。使用 Twisted
框架首先需要单独下载安装。我们可以使用pip
包管理工具来进行安装,参考:http://www.cnblogs.com/IPrograming/p/Python_module_package.html#pip。下面是使用Twisted的两个简单示例:
4.1 使用 Twisted
from twisted.internet import reactor
from twisted.internet.protocol import Protocol, Factory
class SimpleLogger(Protocol):
def connectionMade(self):
print 'Got connection from', self.transport.client
def connectionLost(self, reason):
print self.transport.client, 'disconnected'
def dataReceived(self, data):
print data
factory = Factory()
factory.protocol = SimpleLogger
reactor.listenTCP(1234,factory)
reactor.run()
使用LineReceiver协议改进的版本:
from twisted.internet import reactor
from twisted.internet.protocol import Factory
from twisted.protocols.basic import LineReceiver
class SimpleLogger(LineReceiver):
def connectionMade(self):
print 'Got connection from', self.transport.client
def connectionLost(self, reason):
print self.transport.client, 'disconnected'
def lineReceived(self,line):
print line
factory = Factory()
factory.protocol = SimpleLogger
reactor.listenTCP(1234, factory)
reactor.run()
参考资料&进一步阅读
Python基础教程(第二版)
Twisted