通过python 构建一个简单的聊天服务器

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构建一个 Python 聊天服务器

一个简单的聊天服务器

现在您已经了解了 Python 中基本的网络 API；接下来可以在一个简单的应用程序中应用这些知识了。在本节中，将构建一个简单的聊天服务器。使用 Telnet，客户机可以连接到 Python 聊天服务器上，并在全球范围内相互进行通信。提交到聊天服务器的消息可以由其他人进行查看（以及一些管理信息，例如客户机加入或离开聊天服务器）。这个模型如图 1 所示。

图 1. 聊天服务器使用 select 方法来支持任意多个客户机

聊天服务器的一个重要需求是必须可以伸缩。服务器必须能够支持任意个流（TCP）客户机。

要支持任意个客户机，可以使用 select 方法来异步地管理客户机的列表。不过也可以使用服务器 socket 的 select 特性。select 的读事件决定了一个客户机何时有可读数据，而且它也可以用来判断何时有一个新客户机要连接服务器 socket 了。可以利用这种行为来简化服务器的开发。

接下来，我们将展示聊天服务器的 Python 源代码，并说明 Python 怎样帮助简化这种实现。

ChatServer 类

让我们首先了解一下 Python 聊天服务器类和 __init__ 方法 —— 这是在创建新实例时需要调用的构造函数。

这个类由 4 个方法组成。run 方法用来启动服务器，并且允许客户机的连接。broadcast_string 和 accept_new_connection 方法在类内部使用，我们稍后就会讨论。

__init__ 方法是一个特殊的方法，它们会在创建一个类的新实例时调用。注意所有的方法都使用一个 self 参数，这是对这个类实例本身的引用（与 C++ 中的 this 参数非常类似）。这个 self 参数是所有实例方法的一部分，此处用来访问实例变量。

__init__ 方法创建了 3 个实例变量。port 是服务器的端口号（传递给构造函数）。srvsock 是这个实例的 socket 对象，descriptors 是一个列表，包含了这个类中的每个 socket 对象。可以在 select 方法中使用这个列表来确定读事件的列表。

最后，清单 16 给出了 __init__ 方法的代码。在创建一个流 socket 之后，就可以启用 SO_REUSEADDR socket 选项了；这样如果需要，服务器就可以快速重新启动了。通配符地址被绑定到预先定义好的端口号上。然后调用 listen 方法，从而允许到达的连接接入。服务器 socket 被加入到descriptors 列表中（现在只有一个元素），但是所有的客户机 socket 都可以在到达时被加入到这个列表中（请参阅 accept_new_connection）。此时会在 stdout 上打印一条消息，说明这个服务器已经被启动了。

清单 16. ChatServer 类的 init 方法

					
import socket
import select

class ChatServer:

  def __init__( self, port ):
    self.port = port;

    self.srvsock = socket.socket( socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM )
    self.srvsock.setsockopt( socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1 )
    self.srvsock.bind( ("", port) )
    self.srvsock.listen( 5 )

    self.descriptors = [self.srvsock]
    print ‘ChatServer started on port %s‘ % port

  def run( self ):
    ...

  def broadcast_string( self, str, omit_sock ):
    ...

  def accept_new_connection( self ):
    ...

run 方法对于聊天服务器来说是一个循环（请参阅清单 17）。在调用时，它还会进入一个无限循环，并在连接的客户机之间进行通信。run 方法

服务器的核心是 select 方法。我将 descriptor 列表（其中包含了所有服务器的 socket）作为读事件的列表传递给 select （写事件和异常事件列表都为空）。当检测到读事件时，它会作为 sread 返回。（我们忽略了 swrite 和 sexc 列表。）sread 列表包含要服务的 socket 对象。我们循环遍历这个 sread 列表，检查每个找到的 socket 对象。

在这个循环中首先检查 socket 对象是否是服务器。如果是，就说明一个新的客户机正在试图连接，这就要调用 accept_new_connection 方法。否则，就读取客户机的 socket。如果 recv 返回 NULL，那就关闭 socket。

在这种情况中，我们构建了一条消息，并将其发送给所有已经连接的客户机，然后关闭 socket，并从 descriptor 列表中删除对应的对象。如果 recv 返回值不是 NULL，那么就说明已经有消息可用了，它被存储在 str 中。这条消息会使用 broadcast_string 发送给其他所有的客户机。

清单 17. 聊天服务器的 run 方法是这个聊天服务器的核心

					
def run( self ):

  while 1:

    # Await an event on a readable socket descriptor
    (sread, swrite, sexc) = select.select( self.descriptors, [], [] )

    # Iterate through the tagged read descriptors
    for sock in sread:

      # Received a connect to the server (listening) socket
      if sock == self.srvsock:
        self.accept_new_connection()
      else:

        # Received something on a client socket
        str = sock.recv(100)

        # Check to see if the peer socket closed
        if str == ‘‘:
          host,port = sock.getpeername()
          str = ‘Client left %s:%s\r\n‘ % (host, port)
          self.broadcast_string( str, sock )
          sock.close
          self.descriptors.remove(sock)
        else:
          host,port = sock.getpeername()
          newstr = ‘[%s:%s] %s‘ % (host, port, str)
          self.broadcast_string( newstr, sock )

辅助方法

在这个聊天服务器中有两个辅助方法，提供了接收新客户机连接和将消息广播到已连接的客户机上的功能。

当在到达连接队列中检测到一个新的客户机时，就会调用 accept_new_connection 方法（请参阅清单 18）。accept 方法用来接收这个连接，它会返回一个新的 socket 对象，以及远程地址信息。我们会立即将这个新的 socket 加入到 descriptors 列表中，然后向这个新的客户机输出一条消息欢迎它加入聊天。我创建了一个字符串来表示这个客户机已经连接了，使用 broadcast_string 方法来成组地广播这条消息（请参阅清单 19）。

注意，除了要广播的字符串之外，还要传递一个 socket 对象。原因是我们希望有选择地忽略一些 socket，从而只接收特定的消息。例如，当一个客户机向一个组中发送一条消息时，这条消息应该发送给这个组中除了自己之外的所有人。当我们生成状态消息来说明有一个新的客户机正在加入该组时，这条消息也不应该发送给这个新客户机，而是应该发送给其他所有人。这种任务是在 broadcast_string 中使用 omit_sock 参数实现的。这个方法会遍历 descriptors 列表，并将这个字符串发送给那些不是服务器 socket 且不是 omit_sock 的 socket。

清单 18. 在聊天服务器上接收一个新客户机连接

					
def accept_new_connection( self ):

  newsock, (remhost, remport) = self.srvsock.accept()
  self.descriptors.append( newsock )

  newsock.send("You‘re connected to the Python chatserver\r\n")
  str = ‘Client joined %s:%s\r\n‘ % (remhost, remport)
  self.broadcast_string( str, newsock )

清单 19. 将一条消息在聊天组中广播

					
def broadcast_string( self, str, omit_sock ):

  for sock in self.descriptors:
    if sock != self.srvsock and sock != omit_sock:
      sock.send(str)

  print str,

实例化一个新的 ChatServer

现在您已经看到了 Python 聊天服务器（这只使用了不到 50 行的代码），现在让我们看一下如何在 Python 中实例化一个新的聊天服务器。

我们通过创建一个新的 ChatServer 对象来启动一个服务器（传递要使用的端口号），然后调用 run 方法来启动服务器并允许接收所有到达的连接：

清单 20. 实例化一个新的聊天服务器

					
myServer = ChatServer( 2626 )
myServer.run()

现在，这个服务器已经在运行了，您可以从一个或多个客户机连接到这个服务器上。也可以将几个方法串接在一起来简化这个过程（如果需要简化的话）：

清单 21. 串接几个方法

					
myServer = ChatServer( 2626 ).run()

这可以实现相同的结果。下面我们将展示 ChatServer 类的用法。

展示 ChatServer

下面就是 ChatServer 的用法。我们将展示 ChatServer 的输出结果（请参阅清单 22 ）以及两个客户机之间的对话（请参阅清单 23 和 清单 24）。用户输入的文本以黑体形式表示。

清单 22. ChatServer 的输出

					
[plato]$ python pchatsrvr.py
ChatServer started on port 2626
Client joined 127.0.0.1:37993
Client joined 127.0.0.1:37994
[127.0.0.1:37994] Hello, is anyone there?
[127.0.0.1:37993] Yes, I‘m here.
[127.0.0.1:37993]  Client left 127.0.0.1:37993

清单 23. 聊天客户机 #1 的输出

					
[plato]$ telnet localhost 2626
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.localdomain (127.0.0.1).
Escape character is ‘^]‘.
You‘re connected to the Python chatserver
Client joined 127.0.0.1:37994
[127.0.0.1:37994] Hello, is anyone there?
Yes, I‘m here.
					^]
telnet> close
Connection closed.
[plato]$

清单 24. 聊天客户机 #2 的输出

					
[plato]$ telnet localhost 2626
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.localdomain (127.0.0.1).
Escape character is ‘^]‘.
You‘re connected to the Python chatserver
Hello, is anyone there?
[127.0.0.1:37993] Yes, I‘m here.
[127.0.0.1:37993] Client left 127.0.0.1:37993

正如您在清单 22 中看到的那样，所有客户机之间的对话都会显示到 stdout 上，包括客户机的连接和断开消息。

总结如下:

客户端使用linux 在发送消息的时候,在windows7上面显示的信息是正确的,而windows 客户端显示的信息是在linux客户端上面是一个字符一个字符显示的.这个觉得跟windows7 使用的winsock有关?这个待验证

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