Python Socket 编程——聊天室示例程序

作者:金牛区福生殡葬服务部 来源:www.cdfsbz.com 发布时间:2017-09-05 11:58:40
Python Socket 编程——聊天室示例程序 我们要实现的有两部分:

Chat Server:聊天服务器,负责与用户建立 Socket 连接,并将某个用户发送的消息广播到所有在线的用户。

Telnet Client:用户聊天客户端,可以输入聊天的内容并发送,同时可以显示其他用户的消息记录。

同样,我们的消息通信采用 TCP 连接保证可靠性。在分别对服务端和客户端进行程序设计之前,首先要学习一下 Python 中实现异步 I/O 的一个函数 —— select。

Python 异步 I/O

Python 在 select 模块中提供了异步 I/O(Asynchronous I/O),这与 Linux 下的 select 机制相似,但进行一些简化。我首先介绍一下 select,然后告诉你在 Python 中如何使用它。

前面文章使用多线程来并行处理多路 socket I/O,这里介绍的select 方法允许你响应不同 socket 的多个事件以及其它不同事件。例如你可以让 select 在某个 socket 有数据到达时,或者当某个 socket 可以写数据时,又或者是当某个 socket 发生错误时通知你,好处是你可以同时响应很多 socket 的多个事件。

Linux 下 C 语言的 select 使用到位图来表示我们要关注哪些文件描述符的事件,Python 中使用 list 来表示我们监控的文件描述符,当有事件到达时,返回的也是文件描述符的 list,表示这些文件有事件到达。下面的简单程序是表示等待从标准输入中获得输入:

rlist, wlist, elist = select.select( [sys.stdin], [], [] )

print sys.stdin.read()

select 方法的三个参数都是 list 类型,分别代表读事件、写事件、错误事件,同样方法返回值也是三个 list,包含的是哪些事件(读、写、异常)满足了。上面的例子,由于参数只有一个事件 sys.stdin,表示只关心标准输入事件,站群,因此当 select 返回时 rlist 只会是 [sys.stdin],表示可以从 stdin 中读入数据了,我们使用 read 方法来读入数据。

当然 select 对于 socket 描述符也是有效的,下面的一个例子是创建了两个 socket 客户端连接到远程服务器,select 用来监控哪个 socket 有数据到达:

import socket

import select

sock1 = socket.socket( socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM )

sock2 = socket.socket( socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM )

sock1.connect( ('192.168.1.1', 25) )

sock2.connect( ('192.168.1.1', 25) )

while 1:

# Await a read event

rlist, wlist, elist = select.select( [sock1, sock2], [], [], 5 )

# Test for timeout

if [rlist, wlist, elist] == [ [], [], [] ]:

print "Five seconds elapsed.\n"

else:

# Loop through each socket in rlist, read and print the available data

for sock in rlist:

print sock.recv( 100 )

好了,有了上面的基础,我们就可以来设计聊天室的服务器和客户端了。

聊天室服务器

聊天室服务器主要完成下面两件事:

接收多个客户端的连接

从每个客户端读入消息病广播到其它连接的客户端

我们定义一个 list 型变量 CONNECTION_LIST 表示监听多个 socket 事件的可读事件,那么利用上面介绍的我们的服务器使用 select 来处理多路复用 I/O 的代码如下:

# Get the list sockets which are ready to be read through select

read_sockets,write_sockets,error_sockets = select.select(CONNECTION_LIST,[],[])

当 select 返回时,说明在 read_sockets 上有可读的数据,这里又分为两种情况:

如果是主 socket(即服务器开始创建的 socket,一直处于监听状态)有数据可读,表示有新的连接请求可以接收,此时需要调用 accept 函数来接收新的客户端连接,并将其连接信息广播到其它客户端。

如果是其它 sockets(即与客户端已经建立连接的 sockets)有数据可读,那么表示客户端发送消息到服务器端,使用 recv 函数读消息,并将消息转发到其它所有连接的客户端。

上面两种情况到涉及到广播消息的过程,广播也就是将从某个 socket 获得的消息通过 CONNECTION_LIST 的每个 socket (除了自身和主 socket)一个个发送出去:

def broadcast_data (sock, message):

#Do not send the message to master socket and the client who has send us the message

for socket in CONNECTION_LIST:

if socket != server_socket and socket != sock :

try :

socket.send(message)

except :

# broken socket connection may be, chat client pressed ctrl+c for example

socket.close()

CONNECTION_LIST.remove(socket)

如果发送失败,我们假设某个客户端已经断开了连接,关闭该 socket 病将其从连接列表中删除。

完整的聊天室服务器源代码如下:

# Tcp Chat server

import socket, select

#Function to broadcast chat messages to all connected clients

def broadcast_data (sock, message):

#Do not send the message to master socket and the client who has send us the message

for socket in CONNECTION_LIST:

if socket != server_socket and socket != sock :

try :

socket.send(message)

except :

# broken socket connection may be, chat client pressed ctrl+c for example

socket.close()

CONNECTION_LIST.remove(socket)

if __name__ == "__main__":

# List to keep track of socket descriptors

CONNECTION_LIST = []

RECV_BUFFER = 4096 # Advisable to keep it as an exponent of 2

PORT = 5000

server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# this has no effect, why ?

server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

server_socket.bind(("0.0.0.0", PORT))

server_socket.listen(10)

# Add server socket to the list of readable connections

CONNECTION_LIST.append(server_socket)

print "Chat server started on port " + str(PORT)

while 1:

# Get the list sockets which are ready to be read through select

read_sockets,write_sockets,error_sockets = select.select(CONNECTION_LIST,[],[])

for sock in read_sockets:

#New connection

if sock == server_socket:

# Handle the case in which there is a new connection recieved through server_socket

sockfd, addr = server_socket.accept()

CONNECTION_LIST.append(sockfd)

print "Client (%s, %s) connected" % addr

broadcast_data(sockfd, "[%s:%s] entered room\n" % addr)

#Some incoming message from a client

else:

# Data recieved from client, process it

try:

#In Windows, sometimes when a TCP program closes abruptly,

# a "Connection reset by peer" exception will be thrown

data = sock.recv(RECV_BUFFER)

if data:

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