Python中使用select模塊實現(xiàn)非阻塞的IO

Socket的英文原義是“孔”或“插座”。作為BSD UNIX的進程通信機制，取后一種意思。通常也稱作”套接字”，用于描述IP地址和端口，是一個通信鏈的句柄。在Internet上的主機一般運行了多個服務(wù)軟件，同時提供幾種服務(wù)。每種服務(wù)都打開一個Socket，并綁定到一個端口上，不同的端口對應(yīng)于不同的服務(wù)。Socket正如其英文原意那樣，像一個多孔插座。一臺主機猶如布滿各種插座的房間，每個插座有一個編號，有的插座提供220伏交流電， 有的提供110伏交流電，有的則提供有線電視節(jié)目。 客戶軟件將插頭插到不同編號的插座，就可以得到不同的服務(wù)。

socket如此重要，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)編程幾乎都是用的它，它起源于Unix，而Unix/Linux基本哲學之一就是“一切皆文件”，都可以用打開，讀寫，關(guān)閉的模式來操作。然而，對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來說，往往針對大量的客戶群體，例如web，對于這類服務(wù)，必須要保證既能并行處理請求，又能保證服務(wù)的穩(wěn)定。但傳統(tǒng)的socket在處理并發(fā)方面有所欠缺，借助與select模塊，能夠較好的是要非阻塞的IO。
Python中的select模塊以列表形式接受四個參數(shù)，分別是需要監(jiān)控的可讀文件對象，可寫文件對象，產(chǎn)生異常的文件對象和超時設(shè)置，當監(jiān)控的對象發(fā)生變化時，select會返回發(fā)生變化的對象列表。下面是用select實現(xiàn)一個簡單的聊天室:    
#!/usr/bin/env python
#*-* coding:utf-8 *-*
import socket
import select
import sys
import signal
class ChatServer():
  def __init__(self,host,port,timeout=10,backlog=5):
    #記錄連接的客戶端數(shù)量
    self.clients =0
    #存儲連接的客戶端socket和地址對應(yīng)的字典
    self.clientmap={}
    #存儲連接的客戶端socket
    self.outputs = []
    #建立socket
    self.server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    self.server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
    self.server.bind((host,port))
    self.server.listen(backlog)
    #增加信號處理
    signal.signal(signal.SIGINT,self.sighandler)
  def sighandler(self):
    sys.stdout.write("Shutdown Server......\n")
    #向已經(jīng)連接客戶端發(fā)送關(guān)系信息，并主動關(guān)閉socket
    for output in self.outputs:
      output.send("Shutdown Server")
      output.close()
    #關(guān)閉listen
    self.server.close()
    sys.stdout.flush()
  #主函數(shù)，用來啟動服務(wù)器
  def run(self):
    #需要監(jiān)聽的可讀對象
    inputs=[self.server]
     
    runing=True
    #添加監(jiān)聽主循環(huán)
    while runing:
      try:
        readable,writeable,exceptional = select.select(inputs,self.outputs,[])
        #此處會被select模塊阻塞，只有當監(jiān)聽的三個參數(shù)發(fā)生變化時，select才會返回
      except select.error,e:
        break
      #當返回的readable中含有本地socket的信息時，表示有客戶端正在請求連接
      if self.server in readable:
        #接受客戶端連接請求
        client,addr=self.server.accept()
        sys.stdout.write("New Connection from %s\n"%str(addr))
        sys.stdout.flush()
        #更新服務(wù)器上客戶端連接情況
        #1，數(shù)量加1
        #2，self.outputs增加一列
        #3，self.clientmap增加一對
        #4, 給input添加可讀監(jiān)控
        self.clients += 1
        self.outputs.append(client)
        self.clientmap[client]=addr
        inputs.append(client)
       
      #readable中含有已經(jīng)添加的客戶端socket，并且可讀
      #說明 1,客戶端有數(shù)據(jù)發(fā)送過來或者 2,客戶端請求關(guān)閉
      elif len(readable) != 0:
        #1, 取出這個列表中的socket
        csock=readable[0]
        #2, 根據(jù)這個socket，在事先存放的clientmap中，去除客戶端的地址，端口的詳細信息
        host,port = self.clientmap[csock]
        #3,取數(shù)據(jù), 或接受關(guān)閉請求，并處理
        #注意，這個操作是阻塞的，但是由于數(shù)據(jù)是在本地緩存之后，所以速度會非常快
        try:
          data = csock.recv(1024).strip()
          for cs in self.outputs:
            if cs != csock:
              cs.send("%s\n"%data)
        except socket.error,e:
          self.clients -= 1
          inputs.remove(csock)
          self.outputs.remove(csock)
          del self.clientmap[csock]
      #print self.outputs
    self.server.close()
         
if __name__ == "__main__":
  chat=ChatServer("",8008)
  chat.run()
運行這個腳本，然后用任意客戶端如telnet或netcat連接8008端口，多個客戶端之間就可以進行對話。
其實select模塊本身是阻塞的，當需要監(jiān)控的socket發(fā)生變化時，select作出返回，下面的程序會繼續(xù)執(zhí)行，程序根據(jù)select的返回值，對各種情況作出處理。