python中怎么利用twisted实现TCP通讯

这期内容当中小编将会给大家带来有关python中怎么利用twisted实现TCP通讯，文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述，阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。

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0.写在前面

不管是服务器端还是客户端，都是通过twisted的reactor来启动的，所以首先就需要导入twisted.internet包下的reactor模块

从reactor模块的源码中可以看出reactor模块其实是由多个接口组成的，并且提示了具体内容需要查看twisted.internet包下的interfaces模块中每个接口的具体注释说明

当然从reactor模块的注释中也说明了twisted不止可以用于TCP服务，而是提供了网络方面的API、线程、调度等功能， 但是本次的实验仅仅测试一下TCP的服务器端和客户端

reactor注释中提到的支持的接口：
@see: L{IReactorCore}
@see: L{IReactorTime}
@see: L{IReactorProcess}
@see: L{IReactorTCP}
@see: L{IReactorSSL}
@see: L{IReactorUDP}
@see: L{IReactorMulticast}
@see: L{IReactorUNIX}
@see: L{IReactorUNIXDatagram}
@see: L{IReactorFDSet}
@see: L{IReactorThreads}
@see: L{IReactorPluggableResolver}

1.TCP服务器端

·reactor反应器

根据上面reactor模块的注释，发现和TCP相关的需要查看interfaces模块下的IReactorTCP接口，所以接下来我们移步至IReactorTCP接口

IReactorTCP接口中有两个方法listenTCP和connectTCP，不管从方法名还是其说明都可以看出，前者是监听一个端口提供TCP服务，后者是连接到服务端的TCP客户端

def listenTCP(port, factory, backlog=50, interface=''):
def connectTCP(host, port, factory, timeout=30, bindAddress=None):

所以要开启一个TCP服务端，我们需要用到的是listenTCP方法，这个方法有4个参数

参数名意义默认值
port监听的端口，也就是TCP服务启动的端口-
factory服务端的工厂类（根据注释中的提示：详情见twisted.internet包下的protocol模块中的ServerFactory类）-
backlog监听队列，响应线程数50
interface要绑定到的本地IPv4或IPv6地址，默认为空标示所有IPv4的地址‘’

·Factory工厂类

在设置了前两个参数以后，然后通过下面两行代码就可以启动TCP服务了

reactor.listenTCP(port, ServerFactory())
reactor.run()

但是，此时启动的服务是有问题的，当有客户端连接到该服务的时候就会报错

---  ---
  File "D:\MyWorkSpaces\tools\Anaconda3\envs\tf2\lib\site-packages\twisted\internet\tcp.py", line 1427, in doRead
    self._buildAddr(addr))
  File "D:\MyWorkSpaces\tools\Anaconda3\envs\tf2\lib\site-packages\twisted\internet\protocol.py", line 140, in buildProtocol
    p = self.protocol()
builtins.TypeError: 'NoneType' object is not callable

根据错误提示，我们找到了问题的原因：

在客户端连接到服务器端的时候，会调用Factory类（ServerFactory的父类）中的buildProtocol方法来建立通讯协议（这里可以理解为客户端和服务器端之间读写的实现方法），其中需要调用self.protocol所指向的方法来初始化这个协议

然而此时的protocol却是None，所以在协议的初始化阶段出错了

·Protocol协议类

再次研究一下protocol模块中的Factory类，发现类方法forProtocol是用于创建factory实例的，但是需要给定一个protocol实例

很好，我们的目标又近了一步，下面继续研究Protocol类

同样在protocol模块中，我们找到了Protocol类，他继承自BaseProtocol类，总共有下面几个方法

  • BaseProtocol.makeConnection：用于开启连接，当连接开启后会回调connectionMade方法

  • BaseProtocol.connectionMade：未实现。当连接成功以后回调该方法

  • Protocol.logPrefix:返回当前类的类名，用于日志log

  • Protocol.dataReceived：未实现。当收到请求时被调用的方法

  • Protocol.connectionLost：未实现。当连接断开时调用的方法

所以现在我们只要继承Protocol类，写一个自己的实现协议就可以了，并且只需要实现父类中未实现的3个方法

为了简单一些，在connectionMade和connectionLost方法中我们只记录一下客户端的连接信息并输出一下log，而在dataReceived方法中我们将收到的信息打印出来，并在5s过后返回客户端一条消息

class TcpServer(Protocol)::
    CLIENT_MAP = {}  # 用于保存客户端的连接信息

    def connectionMade(self):
        addr = self.transport.client  # 获取客户端的连接信息
        print("connected", self.transport.socket)
        TcpServer.CLIENT_MAP[addr] = self

    def connectionLost(self, reason):
        addr = self.transport.client  # 获取客户端的连接信息
        if addr in TcpServer.CLIENT_MAP:
            print(addr, "Lost Connection from Tcp Server", 'Reason:', reason)
            del TcpServer.CLIENT_MAP[addr]

    def dataReceived(self, tcp_data):
        addr = self.transport.client  # 获取客户端的连接信息
        nowTime = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
        try:
            msg = tcp_data.decode("utf-8")
            print("Received msg", msg, "from Tcp Client", addr)

            time.sleep(5)
            str = "来自服务器的响应 " + nowTime
            self.transport.write(str.encode("utf-8"))

        except BaseException as e:
            print("Comd Execute Error from", addr, "data:", tcp_data)
            str = "服务器发生异常 " + nowTime
            self.transport.write(str.encode("utf-8"))

·启动TCP服务

好，Protocol类已经实现了，我们用他来创建工厂实例并启动TCP服务

    port = 9527
    serverFactory = Factory.forProtocol(TcpServer)
    reactor.listenTCP(port, serverFactory)
    print("#####", "Starting TCP Server on", port, "#####")
    reactor.run()

TCP服务成功启动，并且客户端连接上来以后也没有报错

D:\MyWorkSpaces\tools\Anaconda3\envs\tf2\python.exe D:/MyWorkSpaces/projects/all/sample/python/twisted/server.py
##### Starting TCP Server on 9527 #####
connected 
Received msg 你好服务器，我是客户端 2019-08-10 11:13:09 from Tcp Client ('127.0.0.1', 3440)

2.TCP客户端

·reactor反应器

有了服务器的经验，我们回来看reactor模块中IReactorTCP接口里的connectTCP方法，这个方法一共有5个参数

参数名意义默认值
host服务器地址，IPv4或IPv6-
prot服务器端口-
factory客户端的工厂类，（根据注释中的提示：详情见twisted.internet包下的protocol模块中的ClientFactory类）-
timeout连接超时时间，单位s30
bindAddress本地的地址，格式为(host,port)的元祖None

同样也很简单，我们只要以下两行代码就可以启动客户端了，但是和服务端类似，在这之前我们也需要实现一个Factory工厂类和Protocol协议类的实例

reactor.connectTCP(host, port, factory)
reactor.run()

·Factory工厂类

根据connectTCP方法的注释说明，我们直接可以找到ClientFactory类，类中有3个方法需要实现

  • ClientFactory.startedConnecting：未实现。开启连接时会调用该方法

  • ClientFactory.clientConnectionFailed：未实现。连接失败时会调用该方法

  • ClientFactory.clientConnectionLost：未实现。连接断开时会调用该方法

同样，为了简单，我们在startedConnecting方法中只做一下日志log的记录，在clientConnectionFailed和clientConnectionLost方法中记录入职log以后隔30s以后重试连接

class TcpClientFactory(ClientFactory):

    def startedConnecting(self, connector):
        print("Starting Connecting To Tcp Server", (connector.host, connector.port))

    def clientConnectionLost(self, connector, reason):
        print("Lost Connection from Tcp Server", (connector.host, connector.port), 'Reason:', reason)
        time.sleep(30)
        connector.connect()

    def clientConnectionFailed(self, connector, reason):
        print("Failed To Connect To Tcp Server", (connector.host, connector.port), 'Reason:', reason)
        time.sleep(30)
        connector.connect()

启动TCP客户端，我们发现了和第一次启动服务端时一样的错误，这次我们有经验了，因为少了Protocol类的实现

---  ---
  File "D:\MyWorkSpaces\tools\Anaconda3\envs\tf2\lib\site-packages\twisted\internet\selectreactor.py", line 149, in _doReadOrWrite
    why = getattr(selectable, method)()
  File "D:\MyWorkSpaces\tools\Anaconda3\envs\tf2\lib\site-packages\twisted\internet\tcp.py", line 627, in doConnect
    self._connectDone()
  File "D:\MyWorkSpaces\tools\Anaconda3\envs\tf2\lib\site-packages\twisted\internet\tcp.py", line 641, in _connectDone
    self.protocol = self.connector.buildProtocol(self.getPeer())
  File "D:\MyWorkSpaces\tools\Anaconda3\envs\tf2\lib\site-packages\twisted\internet\base.py", line 1157, in buildProtocol
    return self.factory.buildProtocol(addr)
  File "D:\MyWorkSpaces\tools\Anaconda3\envs\tf2\lib\site-packages\twisted\internet\protocol.py", line 140, in buildProtocol
    p = self.protocol()
builtins.TypeError: 'NoneType' object is not callable

·Protocol协议类

和服务器端使用的是同一个Protocol父类，这里稍微做点和服务器端不同的事，实现connectionMade方法时我们往服务器端发送一条消息

class TcpClient(Protocol):
    SERVER_MAP = {}

    def connectionMade(self):
        addr = self.transport.addr  # 获取服务器端的连接信息
        print("connected", self.transport.socket)
        client_ip = addr[0]
        TcpClient.SERVER_MAP[client_ip] = self
        nowTime = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
        str = "你好服务器，我是客户端 " + nowTime
        self.transport.write(str.encode("utf-8"))  # 向服务器发送信息

    def connectionLost(self, reason):
        addr = self.transport.addr  # 获取服务器端的连接信息
        client_ip = addr[0]
        if client_ip in TcpClient.SERVER_MAP:
            del TcpClient.SERVER_MAP[client_ip]

    def dataReceived(self, tcp_data):
        addr = self.transport.addr  # 获取服务器端的连接信息
        nowTime = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
        try:
            msg = tcp_data.decode("utf-8")
            print("Received msg", msg, "from Tcp Server", addr)

            time.sleep(5)
            str = "来自客户端的响应 " + nowTime
            self.transport.write(str.encode("utf-8"))

        except BaseException as e:
            print("Comd Execute Error from", addr, "data:", tcp_data)
            str = "客户端发生异常 " + nowTime
            self.transport.write(str.encode("utf-8"))

·启动TCP客户端

因为在创建Factory类的时候和服务器端有些不一样，之前服务器端我们是通过Factory.forProtocol方法来实例化工厂对象的，而在客户端的时候我们是继承了Factory类的子类ClientFactory来实现的，所以我们需要重写buildProtocol方法来设置protocol实例

在TcpClientFactory类中重写buildProtocol方法：

class TcpClientFactory(ClientFactory):
    def buildProtocol(self, addr):
        print("Connected To Tcp Server", addr)
        self.protocol = TcpClient()
        return self.protocol

然后用以下代码来启动TCP客户端：

    host = "127.0.0.1"
    port = 9527
    reactor.connectTCP(host, port, TcpClientFactory())
    reactor.run()

TCP客户端成功启动，并且连接上服务器端以后也没有报错

D:\MyWorkSpaces\tools\Anaconda3\envs\tf2\python.exe D:/MyWorkSpaces/projects/all/sample/python/twisted/client.py
Starting Connecting To Tcp Server ('127.0.0.1', 9527)
Connected To Tcp Server IPv4Address(type='TCP', host='127.0.0.1', port=9527)
connected 
Received msg 来自服务器的响应 2019-08-10 11:57:42 from Tcp Server ('127.0.0.1', 9527)

上述就是小编为大家分享的python中怎么利用twisted实现TCP通讯了，如果刚好有类似的疑惑，不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识，欢迎关注创新互联行业资讯频道。


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