Python 網絡編程操做TCP/UDP 初探（二）

在上一章中咱們遺留了下面幾個問題：

1.異步通訊，也是在不斷的輪詢排隊處理中，若是採用服務器端多線程處理呢？

2.多線程與異步操做的異同

3.若是A - 服務器 －B該如何實現？（包含如下內容：

    a.半雙工通訊

    b.全雙工通訊

    c.多用戶全雙工通訊

    d.使用多線程實現多用戶全雙工通訊

    e.多用戶、多房間、全雙工通訊

    ）

針對上面的幾個問題：我以爲是頗有必要好好探索一下的。那麼首先從多線程與異步操做的異同：

一.多線程與異步操做的異同

1.進程：

        每一個進程都擁有本身的地址空間、內存、數據棧以及其它用於跟蹤執行的輔助數據。須要採用ipc的方式共享信息。

2.線程：

        輕量級進程，在同一個進程下執行的，共享相同的上下文。能夠將它們認爲是在一個主進程或者「主線程」中並行運行的一些迷你進程，須要操做系統投入CPU資源來運行和調度。線程包含：開始、執行順序和結束三部分。有一個指令指針，用於紀錄當前運行的上下文，當其餘線程運行時，它能夠被搶佔（中斷）和臨時掛起（睡眠），這種作法叫作讓步。最重要的是一個進程中的各個線程與主線程共享同一片數據空間，所以相比於獨立的進程而言，線程間的信息共享和通訊更加容易。這種共享風險就是，若是多個線程訪問同一片數據，因爲訪問的順序不一樣，結果可能不一致。這種狀況一般稱爲競態條件（race condition）。有些線程可能還有阻塞狀態，因此必須處理來避免cpu的時間過多的分配到這些貪婪線程。

3.多線程：

        以前有看到過知乎上的一個比喻，以爲特別好，在這裏引用下：

單進程單線程：一我的在一個桌子上吃飯

單進程多線程：一羣人在一個桌子上吃飯

多進程單線程：多我的在各自的桌子上吃飯

多線程容易引起的問題就是，一羣人在一個桌子上吃飯的時候，若是同時有多我的要夾同一個菜，就容易一我的剛伸筷子，菜已經被別人夾走。因此必須一人夾一筷子。這就是資源衝突。

在windows上，建立進程會消耗會很大，因此鼓勵你們在windows平臺下進行單進程多線程操做。

在linux 上，建立進程的消耗很小，因此鼓勵你們在各自的桌子上吃飯，可是這樣就存在不一樣桌子互相講話很困難。因此須要你們學習處理進程間的通訊。

當在多核cpu上，每一個cpu運行一個進程，有各自的進程資源，因此在cpu核心上切換無需考慮上下文。可是若是每一個核心運行一個線程，每一個線程須要共享資源，因此必須將一個核心上的資源拷貝到另外一個核心才能繼續運行，因此會耗費大量的開銷。所以在多核服務器端編程，要習慣多進程而非多線程。

4.異步操做

        所謂異步，打個比方，就是若是一大羣人都想你聽他說話，那麼你就給他們每人一分鐘的時間說，你們輪流說，沒說完的待會兒輪到時再繼續說。也就是一個時間片的方法。異步處理基於兩個前提。第一個前提是支持併發，固然這是基本前提。這裏的併發並不必定要是並行，也就是說容許邏輯上異步，實現上串行；第二個前提是 支持回調（callback），由於併發的、異步的處理不會阻塞當前正在被執行的流程，因此「任務完成後」要執行的步驟應該寫在回調中，絕大多數回調是經過函數來實現。

異步操做的優缺點：

　　由於異步操做無須額外的線程負擔，而且使用回調的方式進行處理，在設計良好的狀況下，處理函數能夠沒必要使用共享變量（即便沒法徹底不用，最起碼能夠減小共享變量的數量），減小了死鎖的可能。固然異步操做也並不是完美無暇。編寫異步操做的複雜程度較高，程序主要使用回調方式進行處理，與普通人的思惟方式有些初入，並且難以調試。

多線程的優缺點：
　　多線程的優勢很明顯，線程中的處理程序依然是順序執行，符合普通人的思惟習慣，因此編程簡單。可是多線程的缺點也一樣明顯，線程的使用（濫用）會給系統帶來上下文切換的額外負擔。而且線程間的共享變量可能形成死鎖的出現。

針對他們是適用範圍，若是針對大數據量的算法及圖形處理，建議使用多線程進行操做。

2、實戰，下面咱們來實現下如下幾個功能：

1.半雙工通訊

        半雙工通訊，就是隻有一我的能打字，而另外一個參與者在獲得輸入消息提示以前必須等待消息。而且，一旦發送者發送一了一條消息，在它可以再次發送消息以前，必須等待對方的回覆。再上一章中，其實咱們已經實現了，修改下部分代碼，來更加完善：

服務器端：

# coding:utf-8
from socket import *
from time import ctime

HOST = ''
PORT = 21567
BUFSIZE = 1024
ADDR = (HOST, PORT)

tcpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)  # 分配TCP服務器套接字
tcpSerSock.bind(ADDR)  # 將套接字綁定到服務器地址
tcpSerSock.listen(5)  # 開啓TCP監聽器,接受鏈接數6個,超過鏈接數拒絕鏈接!只與第一個鏈接客戶端通訊.

try:
    while True:
        print 'waiting for connection...'   # 無限循環中，等待客戶端的鏈接
        tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept()
        print '...connected from:', addr
        try:
            while True:
                data = tcpCliSock.recv(BUFSIZE)  # 接收客戶端數據
                if not data:  # 若是接收的消息是空白數據，這覺得着客戶端已經退出，跳出循環，關閉當前的客戶端鏈接，繼續等待另外一個客戶端鏈接
                    break
                else:
                    print ' Client To Ser [%s] %s' % (ctime(), data)
                    while True:
                        serRecData = raw_input('> ')
                        if not serRecData:
                            continue
                        else:
                            tcpCliSock.send(serRecData)  # 接受到客戶端消息不爲空，服務端輸入信息返回給客戶端。
                            print 'waiting for Client...'
                            break
        finally:
            tcpCliSock.close()
finally:
    tcpSerSock.close()  # 永遠不會執行，只是提醒你們，能夠用這種方式，關閉服務器套接字，退出服務

客戶端：

# coding:utf-8
from socket import *
from time import ctime

HOST = 'localhost'
PORT = 21567
BUFSIZE = 1024
ADDR = (HOST, PORT)

tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)  # 分配TCP套接字
tcpCliSock.connect(ADDR)  ＃ 經過主機信息鏈接服務器
try:
    while True:
        data = raw_input('> ')   ＃ 輸入信息
        if not data:  ＃ 若是輸入爲空，則跳出循環體，關閉客戶端鏈接
            break
        tcpCliSock.send(data)  ＃ 輸入不爲空，發送信息。
        print 'waiting for Ser...'
        data = tcpCliSock.recv(BUFSIZE)
        if not data:
            break
        print ' Ser To Client [%s] %s' % (ctime(), data)
finally:
    tcpCliSock.close()

 

服務器端顯示：

客戶端顯示：

2.全雙工通訊

3.多用戶全雙工通訊

4.使用多線程實現多用戶全雙工通訊

5.多用戶、多房間、全雙工通訊