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python设置服务器 python编写服务器

1天前CN2资讯

asyncio
上一篇我们介绍了 asyncio 包，以及如何使用异步编程管理网络应用中的高并发。在这一篇，我们主要介绍使用 asyncio 包编程的两个例子。

async/await语法

我们先介绍下 async/await 语法，要不然看完这篇可能会困惑，为什么之前使用 asyncio.coroutine 装饰器和 yield from，这里都是用的 async 和 await？

python并发2：使用asyncio处理并发

async/await 是Python3.5 的新语法，语法如下：

async def read_data(db): pass

async 是明确将函数声明为协程的关键字，即使没有await表达式，函数执行也会返回一个协程对象。在协程函数内部，可以在某个表达式之前使用 await 关键字来暂停协程的执行，以等待某协程完成：

async def read_data(db): data = await db.fetch('SELECT ...')

这个代码如果使用 asyncio.coroutine 装饰器语法为：

@asyncio.coroutine def read_data(db): data = yield from db.fetch('SELECT ...')

这两段代码执行的结果是一样的，也就是说可以把 asyncio.coroutine 替换为 async， yield from 替换为 await。

使用新的语法有什么好处呢：

使生成器和协程的概念更容易理解，因为语法不同
可以消除由于重构时不小心移出协程中yield 声明而导致的不明确错误，这回导致协程变成普通的生成器。

使用 asyncio 包编写服务器

这个例子主要是使用 asyncio 包和 unicodedata 模块，实现通过规范名称查找Unicode 字符。

我们先来看一下代码：

# charfinder.py import sys import re import unicodedata import pickle import warnings import itertools import functools from collections import namedtuple RE_WORD = re.compile('\w+') RE_UNICODE_NAME = re.compile('^[A-Z0-9 -]+$') RE_CODEPOINT = re.compile('U\+[0-9A-F]{4, 6}') INDEX_NAME = 'charfinder_index.pickle' MINIMUM_SAVE_LEN = 10000 CJK_UNI_PREFIX = 'CJK UNIFIED IDEOGRAPH' CJK_CMP_PREFIX = 'CJK COMPATIBILITY IDEOGRAPH' sample_chars = [ '$', # DOLLAR SIGN 'A', # LATIN CAPITAL LETTER A 'a', # LATIN SMALL LETTER A '\u20a0', # EURO-CURRENCY SIGN '\u20ac', # EURO SIGN ] CharDescription = namedtuple('CharDescription', 'code_str char name') QueryResult = namedtuple('QueryResult', 'count items') def tokenize(text): ''' :param text: :return: return iterable of uppercased words ''' for match in RE_WORD.finditer(text): yield match.group().upper() def query_type(text): text_upper = text.upper() if 'U+' in text_upper: return 'CODEPOINT' elif RE_UNICODE_NAME.match(text_upper): return 'NAME' else: return 'CHARACTERS' class UnicodeNameIndex: # unicode name 索引类 def __init__(self, chars=None): self.load(chars) def load(self, chars=None): # 加载 unicode name self.index = None if chars is None: try: with open(INDEX_NAME, 'rb') as fp: self.index = pickle.load(fp) except OSError: pass if self.index is None: self.build_index(chars) if len(self.index) > MINIMUM_SAVE_LEN: try: self.save() except OSError as exc: warnings.warn('Could not save {!r}: {}' .format(INDEX_NAME, exc)) def save(self): with open(INDEX_NAME, 'wb') as fp: pickle.dump(self.index, fp) def build_index(self, chars=None): if chars is None: chars = (chr(i) for i in range(32, sys.maxunicode)) index = {} for char in chars: try: name = (char) except ValueError: continue if name.startswith(CJK_UNI_PREFIX): name = CJK_UNI_PREFIX elif name.startswith(CJK_CMP_PREFIX): name = CJK_CMP_PREFIX for word in tokenize(name): index.setdefault(word, set()).add(char) self.index = index def word_rank(self, top=None): # (len(self.index[key], key) 是一个生成器，需要用list 转成列表，要不然下边排序会报错 res = [list((len(self.index[key], key)) for key in self.index)] res.sort(key=lambda item: (-item[0], item[1])) if top is not None: res = res[:top] return res def word_report(self, top=None): for postings, key in self.word_rank(top): print('{:5} {}'.format(postings, key)) def find_chars(self, query, start=0, stop=None): stop = sys.maxsize if stop is None else stop result_sets = [] for word in tokenize(query): # tokenize 是query 的生成器 a b 会是 ['a', 'b'] 的生成器 chars = self.index.get(word) if chars is None: result_sets = [] break result_sets.append(chars) if not result_sets: return QueryResult(0, ()) result = functools.reduce(set.intersection, result_sets) result = sorted(result) # must sort to support start, stop result_iter = itertools.islice(result, start, stop) return QueryResult(len(result), (char for char in result_iter)) def describe(self, char): code_str = 'U+{:04X}'.format(ord(char)) name = (char) return CharDescription(code_str, char, name) def find_descriptions(self, query, start=0, stop=None): for char in self.find_chars(query, start, stop).items: yield self.describe(char) def get_descriptions(self, chars): for char in chars: yield self.describe(char) def describe_str(self, char): return '{:7}\t{}\t{}'.format(*self.describe(char)) def find_description_strs(self, query, start=0, stop=None): for char in self.find_chars(query, start, stop).items: yield self.describe_str(char) @staticmethod # not an instance method due to concurrency def status(query, counter): if counter == 0: msg = 'No match' elif counter == 1: msg = '1 match' else: msg = '{} matches'.format(counter) return '{} for {!r}'.format(msg, query) def main(*args): index = UnicodeNameIndex() query = ' '.join(args) n = 0 for n, line in enumerate(index.find_description_strs(query), 1): print(line) print('({})'.format(index.status(query, n))) if __name__ == '__main__': if len(sys.argv) > 1: main(*sys.argv[1:]) else: print('Usage: {} word1 [word2]...'.format(sys.argv[0]))

这个模块读取Python内建的Unicode数据库，为每个字符名称中的每个单词建立索引，然后倒排索引，存入一个字典。例如，在倒排索引中，‘SUN’ 键对应的条目是一个集合，里面是名称中包含’SUN’ 这个词的10个Unicode字符。倒排索引保存在本地一个名为charfinder_index.pickle 的文件中。如果查询多个单词，会计算从索引中所得集合的交集。运行示例如下：

>>> main('rook') # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE U+2656 ♖ WHITE CHESS ROOK U+265C ♜ BLACK CHESS ROOK (2 matches for 'rook') >>> main('rook', 'black') # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE U+265C ♜ BLACK CHESS ROOK (1 match for 'rook black') >>> main('white bishop') # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE U+2657 ♗ WHITE CHESS BISHOP (1 match for 'white bishop') >>> main("jabberwocky's vest") (No match for "jabberwocky's vest")

这个模块没有使用并发，主要作用是为使用 asyncio 包编写的服务器提供支持。下面我们来看下 tcp_charfinder.py 脚本：

# tcp_charfinder.py import sys import asyncio # 用于构建索引，提供查询方法 from charfinder import UnicodeNameIndex CRLF = b'\r\n' PROMPT = b'?> ' # 实例化UnicodeNameIndex 类，它会使用charfinder_index.pickle 文件 index = UnicodeNameIndex() async def handle_queries(reader, writer): # 这个协程要传给asyncio.start_server 函数，接收的两个参数是asyncio.StreamReader 对象和 asyncio.StreamWriter 对象 while True: # 这个循环处理会话，直到从客户端收到控制字符后退出 writer.write(PROMPT) # can't await! # 这个方法不是协程，只是普通函数；这一行发送 ?> 提示符 await writer.drain() # must await! # 这个方法刷新writer 缓冲；因为它是协程，所以要用 await data = await reader.readline() # 这个方法也是协程，返回一个bytes对象，也要用await try: query = data.decode().strip() except UnicodeDecodeError: # Telenet 客户端发送控制字符时，可能会抛出UnicodeDecodeError异常 # 我们这里默认发送空字符 query = '\x00' client = writer.get_extra_info('peername') # 返回套接字连接的远程地址 print('Received from {}: {!r}'.format(client, query)) # 在控制台打印查询记录 if query: if ord(query[:1]) < 32: # 如果收到控制字符或者空字符，退出循环 break # 返回一个生成器，产出包含Unicode 码位、真正的字符和字符名称的字符串 lines = list(index.find_description_strs(query)) if lines: # 使用默认的UTF-8 编码把lines 转换成bytes 对象，并在每一行末添加回车符合换行符 # 参数列表是一个生成器 writer.writelines(line.encode() + CRLF for line in lines) writer.write(index.status(query, len(lines)).encode() + CRLF) # 输出状态 await writer.drain() # 刷新输出缓冲 print('Sent {} results'.format(len(lines))) # 在服务器控制台记录响应 print('Close the client socket') # 在控制台记录会话结束 writer.close() # 关闭StreamWriter流 def main(address='127.0.0.1', port=2323): # 添加默认地址和端口，所以调用默认可以不加参数 port = int(port) loop = asyncio.get_event_loop() # asyncio.start_server 协程运行结束后， # 返回的协程对象返回一个asyncio.Server 实例，即一个TCP套接字服务器 server_coro = asyncio.start_server(handle_queries, address, port, loop=loop) server = loop.run_until_complete(server_coro) # 驱动server_coro 协程，启动服务器 host = server.sockets[0].getsockname() # 获得这个服务器的第一个套接字的地址和端口 print('Serving on {}. Hit CTRL-C to stop.'.format(host)) # 在控制台中显示地址和端口 try: loop.run_forever() # 运行事件循环 main 函数在这里阻塞，直到服务器的控制台中按CTRL-C 键 except KeyboardInterrupt: # CTRL+C pressed pass print('Server shutting down.') server.close() # server.wait_closed返回一个 future # 调用loop.run_until_complete 方法，运行 future loop.run_until_complete(server.wait_closed()) loop.close() # 终止事件循环 if __name__ == '__main__': main(*sys.argv[1:])

运行 tcp_charfinders.py

python tcp_charfinders.py

打开终端，使用 telnet 命令请求服务，运行结果如下所示：

main 函数几乎会立即显示 Serving on… 消息，然后在调用loop.run_forever() 方法时阻塞。这时，控制权流动到事件循环中，而且一直等待，偶尔会回到handle_queries 协程，这个协程需要等待网络发送或接收数据时，控制权又交给事件循环。

handle_queries 协程可以处理多个客户端发来的多次请求。只要有新客户端连接服务器，就会启动一个handle_queries 协程实例。

handle_queries 的I/O操作都是使用bytes格式。我们从网络得到的数据要解码，发出去的数据也要编码

asyncio包提供了高层的流API，提供了现成的服务器，我们只需要实现一个处理程序。详细信息可以查看文档：https://docs.python.org/3/library/asyncio-stream.html

虽然，asyncio包提供了服务器，但是功能相对来说还是比较简陋的，现在我们使用一下基于asyncio包的 web 框架 sanci，用它来实现一个http版的简易服务器

sanic
的简单入门在上一篇文章有介绍，python web 框架 Sanci 快速入门

使用 sanic 包编写web 服务器

Sanic 是一个和类Flask 的基于Python3.5+的web框架，提供了比较高阶的API，比如路由、request参数，response等，我们只需要实现处理逻辑即可。

下边是使用 sanic 实现的简易的字符查询http web 服务：

from sanic import Sanic from sanic import response from charfinder import UnicodeNameIndex app = Sanic() index = UnicodeNameIndex() html_temp = '<p>{char}</p>' @app.route('/charfinder') # app.route 函数的第一个参数是url path，我们这里指定路径是charfinder async def charfinder(request): # request.args 可以取到url 的查询参数 # ?key1=value1&key2=value2 的结果是 {'key1': ['value1'], 'key2': ['value2']} # 我们这里支持传入多个查询参数，所以这里使用 request.args.getlist('char') # 如果我们使用 request.args.get('char') 只能取到第一个参数 query = request.args.getlist('char') query = ' '.join(query) lines = list(index.find_description_strs(query)) # 将得到的结果生成html html = '\n'.join([html_temp.format(char=line) for line in lines]) return response.html(html) if __name__ == '__main__': app.run(host="0.0.0.0", port=8000) # 设置服务器运行地址和端口号

对比两段代码可以发现，使用 sanic 非常简单。

运行服务：

python http_charsfinder.py

我们在浏览器输入地址 http://0.0.0.0:8000/charfinder?char=sun 结果示例如下