python socket使用select模型

在TCP服务端使用多线程技术能够提高响应的能力，但这种提高是有限的，因为你不可能无限制的创建多线程，更何况python的度线程还受到GIL锁的限制。想要更稳定的提高服务端性能，可以使用select模型。

select模型是多路复用模型的一种，windows和linux下都可以使用，还有更厉害的epoll模型，下一篇将会介绍。select模型允许进程指示内核等待多个事件的任何一个发生，并在只有一个或者多个事件发生或者经历一段事件后select函数才返回。select模型其实很好理解，我们给它三个数组，数组里存放的是socket文件，每一次执行select，模型会从这三个数组中分别挑出来可读的，可写的，发生异常的socket，并分别放入到三个数组中，这样，应用层遍历这三个数组，做相应的操作。

1. 服务端示例

import select
import socket


def start_server(port):
    HOST = '0.0.0.0'
    PORT = port

    server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    server.bind((HOST, PORT))   # 套接字绑定的IP与端口
    server.listen(10)           # 开始TCP监听

    inputs = [server]           # 存放需要被检测可读的socket
    outputs = []                # 存放需要被检测可写的socket

    while inputs:
        readable, writable, exceptional = select.select(inputs, outputs, inputs)
        # 可读
        for s in readable:
            if s is server:     # 可读的是server,说明有连接进入
                connection, client_address = s.accept()
                inputs.append(connection)
            else:
                data = s.recv(1024)        # 故意设置的这么小
                if data:
                    # 已经从这个socket当中收到数据, 如果你想写, 那么就将其加入到outputs中, 等到select模型检查它是否可写
                    print(data.decode(encoding='utf-8'))
                    if s not in outputs:
                        outputs.append(s)
                else:
                    # 收到为空的数据,意味着对方已经断开连接,需要做清理工作
                    if s in outputs:
                        outputs.remove(s)
                    inputs.remove(s)
                    s.close()

        # 可写
        for w in writable:
            w.send('收到数据'.encode(encoding='utf-8'))
            outputs.remove(w)

        # 异常
        for s in exceptional:
            inputs.remove(s)
            if s in outputs:
                outputs.remove(s)
            s.close()

if __name__ == '__main__':
    start_server(8801)

1.1 为什么要将server放入到inputs中

在select模型中，将server放入到inputs中，当执行select时就会去检查server是否可读，就说明在缓冲区里有数据，对于server来说，有连接进入。使用accept获得客户端socket文件后，首先要放入到inputs当中，等待其发送消息。

1.2 readable

select会将所有可读的socket返回，包括server在内，假设一个客户端socket的缓冲区里有2000字节的内容，而这一次你只是读取了1024个字节，没有关系，下一次执行select模型时，由于缓冲区里还有数据，这个客户端socket还会被放入到readable列表中。因此，在读取数据时，不必再像之前那样使用一个while循环一直读取。

1.3 writable

在每一次写操作执行后，都从socket从writable中删除，这样做的原因很简单，该写的数据已经写完了，如果不删除，下一次select操作时，又会把他放入到writable中，可是现在已经没有数据需要写了啊，这样做没有意义，只会浪费select操作的时间，因为它要遍历outputs中的每一个socket，判断他们是否可写以决定是否将其放入到writtable中

1.4 异常

在exceptional中，是发生错误和异常的socket，有了这个数组，就在也不用操心错误和异常了，不然程序写起来非常的复杂，有了统一的管理，发生错误后的清理工作将变得非常简单

2. 客户端

客户端代码与上一篇一致

import os
import time
import socket

def start_client(addr, port):
    PLC_ADDR = addr
    PLC_PORT = port
    s = socket.socket()
    s.connect((PLC_ADDR, PLC_PORT))
    count = 0
    while True:
        msg = '进程{pid}发送数据'.format(pid=os.getpid())
        msg = msg.encode(encoding='utf-8')
        s.send(msg)
        recv_data = s.recv(1024)
        print(recv_data.decode(encoding='utf-8'))
        time.sleep(3)
        count += 1
        if count > 20:
            break

    s.close()

if __name__ == '__main__':
    start_client('127.0.0.1', 8801)

启动服务端后，你可以启动多个客户端来检查效果