Python 3.4 中新的 asyncio ： Servers、Protocols 和 Transports

在之前的一篇文章中，我介绍了Python 3.4 中新引入的 asyncio 模块，我解释了事件循环函数的注册，执行以及延迟或取消调用的简单使用方法。我将在这里演示更高级的例子，探索asyncio对服务器，客户端编程，protocols以及transports的支持。

使用 Simple Protocol

asyncio.BaseProtocol 类是asyncio模块中协议接口(protocol interface)的一个常见的基类。asyncio.Protocolclass 继承自asyncio.BaseProtocol 并为stream protocols提供了一个接口。下面的代码演示了asyncio.Protocol 接口的一个简单实现，它的行为1就像一个echo server，同时，它还会在Python的控制台中输出一些信息。SimpleEchoProtocol 继承自asyncio.Protocol，并且实现了3个方法：connection_made, data_received 以及 andconnection_lost:

import asyncio    class SimpleEchoProtocol(asyncio.Protocol):      def connection_made(self, transport):          """          Called when a connection is made.          The argument is the transport representing the pipe connection.          To receive data, wait for data_received() calls.          When the connection is closed, connection_lost() is called.          """          print("Connection received!")          self.transport = transport        def data_received(self, data):          """          Called when some data is received.          The argument is a bytes object.          """          print(data)          self.transport.write(b'echo:')          self.transport.write(data)        def connection_lost(self, exc):          """          Called when the connection is lost or closed.          The argument is an exception object or None (the latter          meaning a regular EOF is received or the connection was          aborted or closed).          """          print("Connection lost! Closing server...")          server.close()    loop = asyncio.get_event_loop()  server = loop.run_until_complete(loop.create_server(SimpleEchoProtocol, 'localhost', 2222))  loop.run_until_complete(server.wait_closed())

你可以通过运行一个telnet客户端程序，并且连接到localhost的2222端口来测试这个echo server。如果你正在使用这个端口，你可以将这个端口号修改为任何其他可以使用的端口。如果你使用默认的值，你可以在Python的控制台中运行上面的代码，之后在命令提示符或终端中运行 telnet localhost 2222。你将会看到 Connection received! 的信息显示在Python的控制台中。接下来，你在telnet的控制台中输入的任何字符都会以echo:跟上输入的字符的形式展示出来，同时，在Python的控制台中会显示出刚才新输入的字符。当你退出telnet控制台时，你会看到Connection lost! Closing server... 的信息展示在Python的控制台中。

举个例子，如果你在开启telnet之后输入 abc，你将会在telnet的窗口中看到下面的消息：

  echo:abecho:bcecho:c

此外，在Python的控制台中会显示下面的消息：

  Connection received!    b'a'    b'b'    b'c'    Connection lost! Closing server...

在创建了一个名为loop的事件循环之后，代码将会调用loop.run_until_complete来运行loop.create_server这个协程(coroutine)。这个协程创建了一个TCP服务器并使用protocol的工厂类绑定到指定主机的指定端口（在这个例子中是localhost上的2222端口，使用的工厂类是SimpleEchoProtocol）并返回一个Server的对象，以便用来停止服务。代码将这个实例赋值给server变量。用这种方式，当建立一个客户端连接时，会创建一个新的SimpleEchoProtocol的实例并且该类中的方法会被执行。

当成功的创建了一个连接之后，connection_made 方法里面的代码输出了一条消息，并将收到的内容作为一个参数赋值给transport成员变量，以便稍后在另一个方法中使用。

当收到了传来的数据时，data_received方面里面的代码会将收到的数据字节输出，并且通过调用两次self.transport.write 方法将echo: 和收到数据发送给客户端。当然了，也可以只调用一次self.transport.write将所有的数据返回，但是我想更清楚的将发送echo:的代码和发送收到的数据的代码区分开来。

当连接关掉或者断开时，connection_lost方法中的代码将会输出一条消息，并且调用server.close()；此时，那个在服务器关闭前一直运行的循环停止了运行。

使用 Clients and Servers

在上面的例子中，telnet是一个客户端。asyncio模块提供了一个协程方便你很容易的使用stream reader 和 writer来编写服务端和客户端。下面的代码演示了一个简单的echo server，该server监听localhost上的2222端口。你可以在Python的控制台中运行下面的代码，之后在另一个Python的控制台中运行客户端的代码作为客户端。

import asyncio    @asyncio.coroutine  def simple_echo_server():      # Start a socket server, call back for each client connected.      # The client_connected_handler coroutine will be automatically converted to a Task      yield from asyncio.start_server(client_connected_handler, 'localhost', 2222)    @asyncio.coroutine  def client_connected_handler(client_reader, client_writer):      # Runs for each client connected      # client_reader is a StreamReader object      # client_writer is a StreamWriter object      print("Connection received!")      while True:          data = yield from client_reader.read(8192)          if not data:              break          print(data)          client_writer.write(data)    loop = asyncio.get_event_loop()  loop.run_until_complete(simple_echo_server())  try:      loop.run_forever()  finally:      loop.close()

下面的代码演示了一个客户端程序连接了localhost上的2222端口，并且使用asyncio.StreamWriter对象写了几行数据，之后使用asyncio.StreamWriter对象读取服务端返回的数据。

import asyncio    LASTLINE = b'Last line.\n'    @asyncio.coroutine   def simple_echo_client():      # Open a connection and write a few lines by using the StreamWriter object      reader, writer = yield from asyncio.open_connection('localhost', 2222)      # reader is a StreamReader object      # writer is a StreamWriter object      writer.write(b'First line.\n')      writer.write(b'Second line.\n')      writer.write(b'Third line.\n')      writer.write(LASTLINE)        # Now, read a few lines by using the StreamReader object      print("Lines received")      while True:          line = yield from reader.readline()          print(line)          if line == LASTLINE or not line:              break      writer.close()    loop = asyncio.get_event_loop()  loop.run_until_complete(simple_echo_client())

你可以在不同的Python控制台中执行客户端的代码。如果服务端正在运行，控制台中会输出下面的内容：

Lines received  b'First line.\n'  b'Second line.\n'  b'Third line.\n'  b'Last line.\n'

执行服务端代码的Python控制台会显示下面的内容：

 Connection received!   b'First line.\nSecond line.\nThird line.\nLast line.\n'

首先，让我们关注一下服务端的代码。在创建完一个叫loop的事件循环之后，代码会调用loop.run_until_complete来运行这个simple_echo_server协程。该协程调用asyncio.start_server协程来开启一个socket服务器，绑定到指定的主机和端口号，之后，对每一个客户端连接执行作为参数传入的回调函数——client_connected_handler。在这个例子中，client_connected_handler是另一个协程，并且不会被自动的转换为一个Task。除了协程(coroutine)之外，你可以指定一个普通的回调函数。