一、实验介绍
1、知识点
asyncore 、asynchat模块使用
wxPython 图形开发
2、实验环境
python3.5
二、原理解析
由于 Python 是一门带 GIL 的语言，所以在 Python 中使用多线程处理IO操作过多的任务并不是很好的选择。同时聊天服务器将同多个 socket 进行通信，所以我们可以基于 asyncore 模块实现聊天服务器。aysncore 模块是一个异步的 socket 处理器，通过使用该模块将大大简化异步编程的难度。asynchat 模块在 asyncore 模块的基础上做了进一步封装，简化了基于文本协议的通信任务的开发难度。
既然要开发聊天程序，那必然需要设计聊天时使用的协议。为了简单起见，我们将要开发的聊天服务器只支持文本协议，通过command message的方式调用相关的操作。比如如果客户端发送以下文本，将执行相应的操作
# 登录操作login\n# 在聊天室中发表 hello 内容say hello\n# 查看聊天室在线用户look\n# 退出登录logout\n
以上协议流中，login, say, look, logout就是相关协议代码。
然后使用下面的命令在/home/shiyanlou/Code目录下创建我们需要的server.py和client.py文件：
$ touch ~/Code/server.py$ touch ~/Code/client.py
三、服务器类
这里我们首先需要一个聊天服务器类，通过继承 asyncore 的 dispatcher 类来实现，我们编写 server.py 文件：
importasynchatimportasyncore# 定义端口PORT =6666# 定义结束异常类classEndSession(Exception):passclassChatServer(asyncore.dispatcher):"""
聊天服务器
"""def__init__(self, port):asyncore.dispatcher.__init__(self)# 创建socketself.create_socket()# 设置 socket 为可重用self.set_reuse_addr()# 监听端口self.bind(('', port)) self.listen(5) self.users = {} self.main_room = ChatRoom(self)defhandle_accept(self):conn, addr = self.accept() ChatSession(self, conn)
这里需要补充说明的是，对于asyncore和asynchat模块来讲，在 python3.6 中，使用asyncio模块代替，但是实验环境中我们使用的是 python 3.5 ，也由于wxPython对于Linux 下CPython的支持，所以我们依然使用 python 3.5。
1、会话类
有了服务器类还需要能维护每个用户的连接会话，这里继承 asynchat 的 async_chat 类来实现，在server.py文件中定义，代码如下：
classChatSession(asynchat.async_chat):"""
负责和客户端通信
"""def__init__(self, server, sock): asynchat.async_chat.__init__(self, sock)self.server = serverself.set_terminator(b'\n')self.data = []self.name = Noneself.enter(LoginRoom(server))defenter(self, room):# 从当前房间移除自身，然后添加到指定房间try:cur =self.room exceptAttributeError:passelse:cur.remove(self)self.room = room room.add(self)defcollect_incoming_data(self, data):# 接收客户端的数据self.data.append(data.decode("utf-8"))deffound_terminator(self):# 当客户端的一条数据结束时的处理line =''.join(self.data)self.data = []try:self.room.handle(self, line.encode("utf-8"))# 退出聊天室的处理exceptEndSession:self.handle_close()defhandle_close(self):# 当 session 关闭时，将进入 LogoutRoomasynchat.async_chat.handle_close(self)self.enter(LogoutRoom(self.server))
2、协议命令解释器
在之前的分析中，我们设计了聊天服务器的协议，我们需要实现协议命令的相应方法，具体来说就是处理用户登录，退出，发消息，查询在线用户的代码。在server.py文件中定义，
classCommandHandler:"""
命令处理类
"""defunknown(self, session, cmd):# 响应未知命令# 通过 aynchat.async_chat.push 方法发送消息session.push(('Unknown command {} \n'.format(cmd)).encode("utf-8"))defhandle(self, session, line):line = line.decode()# 命令处理ifnotline.strip():returnparts = line.split(' ',1) cmd = parts[0]try: line = parts[1].strip()exceptIndexError: line =''# 通过协议代码执行相应的方法method = getattr(self,'do_'+ cmd,None)try: method(session, line)exceptTypeError: self.unknown(session, cmd)
3、房间
接下来就需要实现聊天室的房间了，这里我们定义了三种房间，分别是用户刚登录时的房间、聊天的房间和退出登录的房间，这三种房间都继承自 CommandHandler，在server.py文件中定义，代码如下：
classRoom(CommandHandler):"""
包含多个用户的环境，负责基本的命令处理和广播
"""def__init__(self, server):self.server = server self.sessions = []defadd(self, session):# 一个用户进入房间self.sessions.append(session)defremove(self, session):# 一个用户离开房间self.sessions.remove(session)defbroadcast(self, line):# 向所有的用户发送指定消息# 使用 asynchat.asyn_chat.push 方法发送数据forsessioninself.sessions: session.push(line)defdo_logout(self, session, line):# 退出房间raiseEndSessionclassLoginRoom(Room):"""
处理登录用户
"""defadd(self, session):# 用户连接成功的回应Room.add(self, session)# 使用 asynchat.asyn_chat.push 方法发送数据session.push(b'Connect Success')defdo_login(self, session, line):# 用户登录逻辑name = line.strip()# 获取用户名称ifnotname: session.push(b'UserName Empty')# 检查是否有同名用户elifnameinself.server.users: session.push(b'UserName Exist')# 用户名检查成功后，进入主聊天室else: session.name = name session.enter(self.server.main_room)classLogoutRoom(Room):"""
处理退出用户
"""defadd(self, session):# 从服务器中移除try:delself.server.users[session.name]exceptKeyError:passclassChatRoom(Room):"""
聊天用的房间
"""defadd(self, session):# 广播新用户进入session.push(b'Login Success') self.broadcast((session.name +' has entered the room.\n').encode("utf-8")) self.server.users[session.name] = session Room.add(self, session)defremove(self, session):# 广播用户离开Room.remove(self, session) self.broadcast((session.name +' has left the room.\n').encode("utf-8"))defdo_say(self, session, line):# 客户端发送消息self.broadcast((session.name +': '+ line +'\n').encode("utf-8"))defdo_look(self, session, line):# 查看在线用户session.push(b'Online Users:\n')forotherinself.sessions: session.push((other.name +'\n').encode("utf-8"))if__name__ =='__main__': s = ChatServer(PORT)try: print("chat serve run at '0.0.0.0:{0}'".format(PORT)) asyncore.loop()exceptKeyboardInterrupt: print("chat server exit")
四、登陆窗口
完成了服务器端后，就需要实现客户端了。客户端将基于 wxPython 模块实现。 wxPython 模块是wxWidgetsGUI 工具的 Python 绑定。所以通过 wxPython 模块我们就可以实现 GUI 编程了。同时我们的聊天协议基于文本，所以我们和服务器之间的通信将基于 telnetlib 模块实现。
登录窗口通过继承 wx.Frame 类来实现，编写client.py文件，代码如下：
import wximport telnetlibfrom time import sleepimport _thread as threadclassLoginFrame(wx.Frame):"""
登录窗口
"""def__init__(self, parent, id, title, size):# 初始化，添加控件并绑定事件wx.Frame.__init__(self, parent, id, title)self.SetSize(size)self.Center()self.serverAddressLabel = wx.StaticText(self, label="Server Address", pos=(10,50), size=(120,25))self.userNameLabel = wx.StaticText(self, label="UserName", pos=(40,100), size=(120,25))self.serverAddress = wx.TextCtrl(self, pos=(120,47), size=(150,25))self.userName = wx.TextCtrl(self, pos=(120,97), size=(150,25))self.loginButton = wx.Button(self, label='Login', pos=(80,145), size=(130,30))# 绑定登录方法self.loginButton.Bind(wx.EVT_BUTTON,self.login)self.Show()deflogin(self, event):# 登录处理try:serverAddress =self.serverAddress.GetLineText(0).split(':') con.open(serverAddress[0], port=int(serverAddress[1]), timeout=10) response = con.read_some()ifresponse != b'Connect Success':self.showDialog('Error','Connect Fail!', (200,100))returncon.write(('login '+ str(self.userName.GetLineText(0)) +'\n').encode("utf-8")) response = con.read_some()ifresponse == b'UserName Empty':self.showDialog('Error','UserName Empty!', (200,100)) elif response == b'UserName Exist':self.showDialog('Error','UserName Exist!', (200,100))else:self.Close() ChatFrame(None,2, title='ShiYanLou Chat Client', size=(500,400)) exceptException:self.showDialog('Error','Connect Fail!', (95,20))defshowDialog(self, title, content, size):# 显示错误信息对话框dialog = wx.Dialog(self, title=title, size=size) dialog.Center() wx.StaticText(dialog, label=content) dialog.ShowModal()
1、聊天窗口
聊天窗口中最主要的就是向服务器发消息并接受服务器的消息，这里通过子线程来接收消息，在client.py文件中定义，代码如下：
classChatFrame(wx.Frame):"""
聊天窗口
"""def__init__(self, parent, id, title, size):# 初始化，添加控件并绑定事件wx.Frame.__init__(self, parent, id, title) self.SetSize(size) self.Center() self.chatFrame = wx.TextCtrl(self, pos=(5,5), size=(490,310), style=wx.TE_MULTILINE | wx.TE_READONLY) self.message = wx.TextCtrl(self, pos=(5,320), size=(300,25)) self.sendButton = wx.Button(self, label="Send", pos=(310,320), size=(58,25)) self.usersButton = wx.Button(self, label="Users", pos=(373,320), size=(58,25)) self.closeButton = wx.Button(self, label="Close", pos=(436,320), size=(58,25))# 发送按钮绑定发送消息方法self.sendButton.Bind(wx.EVT_BUTTON, self.send)# Users按钮绑定获取在线用户数量方法self.usersButton.Bind(wx.EVT_BUTTON, self.lookUsers)# 关闭按钮绑定关闭方法self.closeButton.Bind(wx.EVT_BUTTON, self.close) thread.start_new_thread(self.receive, ()) self.Show()defsend(self, event):# 发送消息message = str(self.message.GetLineText(0)).strip()ifmessage !='': con.write(('say '+ message +'\n').encode("utf-8")) self.message.Clear()deflookUsers(self, event):# 查看当前在线用户con.write(b'look\n')defclose(self, event):# 关闭窗口con.write(b'logout\n') con.close() self.Close()defreceive(self):# 接受服务器的消息whileTrue: sleep(0.6) result = con.read_very_eager()ifresult !='': self.chatFrame.AppendText(result)if__name__ =='__main__': app = ICANN Verification Required() con = telnetlib.Telnet() LoginFrame(None,-1, title="Login", size=(320,250)) app.MainLoop()
五、执行
首先，我们执行server.py，如下图所示：
这时，我们再打开一个终端，执行client.py文件，如下图：
输入对应的信息之后，点击Login，再次重复上一步骤，使用另一用户名shiyanlou002登陆，如下图:
在最终的示例中，我们可以分别通过shiyanlou001和shiyanlou002的客户端发送消息，此时，所有的在线用户都可以收到对应的消息。
六、小结
最后就可以运行程序进行聊天了，注意需要先启动服务器再启动客户端。这个项目中使用了 asyncore 的 dispatcher 来实现服务器，asynchat 的 asyn_chat 来维护用户的连接会话，用 wxPython 来实现图形界面，用 telnetlib 来连接服务器，在子线程中接收服务器发来的消息，由此一个简单的聊天室程序就完成了。
作者：实验楼
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