进程，线程，协程的区别,socketserver

一、概念

　　1、进程

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。每个进程都有自己的独立内存空间，不同进程通过进程间通信来通信。由于进程比较重量，占据独立的内存，所以上下文进程间的切换开销（栈、寄存器、虚拟内存、文件句柄等）比较大，但相对比较稳定安全。

　　2、线程

线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。线程间通信主要通过共享内存，上下文切换很快，资源开销较少，但相比进程不够稳定容易丢失数据。

　　3、协程

协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制。协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈，直接操作栈则基本没有内核切换的开销，可以不加锁的访问全局变量，所以上下文的切换非常快。

 

二、区别：

进程是资源单位，线程是执行单位，对于执行单位来说，有三种运行状态：运行，阻塞，就绪

如果IO阻塞，会被夺走cpu的执行权限，线程会一直等到阻塞结束，然后进入就绪态，才有可能被重新调度，进入运行态。

异步与同步指的是调用方式

　　1、进程多与线程比较

线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。线程与进程的区别:
1) 地址空间:线程是进程内的一个执行单元，进程内至少有一个线程，它们共享进程的地址空间，而进程有自己独立的地址空间
2) 资源拥有:进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源
3) 线程是处理器调度的基本单位,但进程不是
4) 二者均可并发执行

5) 每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口，但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制

　　2、协程多与线程进行比较

1) 一个线程可以多个协程，一个进程也可以单独拥有多个协程，这样python中则能使用多核CPU。

2) 线程进程都是同步机制，而协程则是异步

3) 协程能保留上一次调用时的状态，每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态

 

soketserver

SocketServer内部使用 IO多路复用 以及 “多线程” 和 “多进程” ，从而实现并发处理多个客户端请求的Socket服务端。即：每个客户端请求连接到服务器时，Socket服务端都会在服务器是创建一个“线程”或者“进 程” 专门负责处理当前客户端的所有请求。

注：导入模块的时候 3.x版本是socketserver 2.x版本是SocketServer

1.ThreadingTCPServer

ThreadingTCPServer实现的Soket服务器内部会为每个client创建一个 “线程”，该线程用来和客户端进行交互。

ThreadingTCPServer基础

使用ThreadingTCPServer:

创建一个继承自 SocketServer.BaseRequestHandler 的类
类中必须定义一个名称为 handle 的方法
启动ThreadingTCPServe

#服务端
import SocketServer
class MyServer(SocketServer.BaseRequestHandler):
def handle(self):
    conn = self.request
    conn.sendall('我是多线程')
    Flag = True
    while Flag:
        data = conn.recv(1024)
        if data == 'exit':
            Flag = False
        elif data == '0':
            conn.sendall('您输入的是0')
        else:
            conn.sendall('请重新输入.')
if __name__ == '__main__':
server = SocketServer.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8009),MyServer)
server.serve_forever()
#客户端
import socket
ip_port = ('127.0.0.1',8009)
sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)
while True:
    data = sk.recv(1024)
    print 'receive:',data
    inp = input('please input:')
    sk.sendall(inp)
    if inp == 'exit':
    break
sk.close()

内部调用流程为：

  • 启动服务端程序
  • 执行 TCPServer.init 方法，创建服务端Socket对象并绑定 IP 和 端口
  • 执行 BaseServer.init 方法，将自定义的继承自SocketServer.BaseRequestHandler 的类 - MyRequestHandle赋值给 self.RequestHandlerClass
  • 执行 BaseServer.server_forever 方法，While 循环一直监听是否有客户端请求到达 ...
    当客户端连接到达服务器
  • 执行 ThreadingMixIn.process_request 方法，创建一个 “线程” 用来处理请求
  • 执行 ThreadingMixIn.process_request_thread 方法
  • 执行 BaseServer.finish_request 方法，执行 self.RequestHandlerClass() 即：执行 自定义 MyRequestHandler 的构造方法（自动调用基类BaseRequestHandler的构造方法，在该构造方法中又会调用 MyRequestHandler的handle方法）

ForkingTCPServer

ForkingTCPServer和ThreadingTCPServer的使用和执行流程基本一致，只不过在内部分别为请求者建立 “线程” 和 “进程”。

SocketServer简化了网络服务器的编写。它有4个类：TCPServer，UDPServer，UnixStreamServer，UnixDatagramServer。这4个类是同步进行处理的，另外通过ForkingMixIn和ThreadingMixIn类来支持异步。我们知道，sockeserver主要实现多并发的情况，socket只能一对一用户进行交互，如何实现一对多交互，socketserver就是用来解决这个问题的。

创建服务器的步骤。首先，你必须创建一个请求处理类，它是BaseRequestHandler的子类并重载其handle()方法。其次，你必须实例化一个服务器类，传入服务器的地址和请求处理程序类。最后，调用handle_request()(一般是调用其他事件循环或者使用select())或serve_forever()。

集成ThreadingMixIn类时需要处理异常关闭。daemon_threads指示服务器是否要等待线程终止，要是线程互相独立，必须要设置为True，默认是False。

无论用什么网络协议，服务器类有相同的外部方法和属性。

该模块在python3中已经更名为socketserver。

socketserver--共有这么几种类型：

服务器类型

5种类型：BaseServer，TCPServer，UnixStreamServer，UDPServer，UnixDatagramServer。 注意：BaseServer不直接对外服务。

服务器对象

  • class SocketServer.BaseServer：这是模块中的所有服务器对象的超类。它定义了接口，如下所述，但是大多数的方法不实现，在子类中进行细化。

  • BaseServer.fileno()：返回服务器监听套接字的整数文件描述符。通常用来传递给select.select(), 以允许一个进程监视多个服务器。

  • BaseServer.handle_request()：处理单个请求。处理顺序：get_request(), verify_request(), process_request()。如果用户提供handle()方法抛出异常，将调用服务器的handle_error()方法。如果self.timeout内没有请求收到， 将调用handle_timeout()并返回handle_request()。

  • BaseServer.serve_forever(poll_interval=0.5): 处理多个请求，直到一个明确的shutdown()请求。每poll_interval秒轮询一次shutdown。忽略self.timeout。如果你需要做周期性的任务，建议放置在其他线程。

  • BaseServer.shutdown()：告诉serve_forever()循环停止并等待其停止。python2.6版本。

  • BaseServer.address_family: 地址家族，比如socket.AF_INET和socket.AF_UNIX。

  • BaseServer.RequestHandlerClass：用户提供的请求处理类，这个类为每个请求创建实例。

  • BaseServer.server_address：服务器侦听的地址。格式根据协议家族地址的各不相同，请参阅socket模块的文档。

  • BaseServer.socketSocket：服务器上侦听传入的请求socket对象的服务器。

服务器类支持下面的类变量：

  • BaseServer.allow_reuse_address：服务器是否允许地址的重用。默认为false ，并且可在子类中更改。

  • BaseServer.request_queue_size

请求队列的大小。如果单个请求需要很长的时间来处理，服务器忙时请求被放置到队列中，最多可以放request_queue_size个。一旦队列已满，来自客户端的请求将得到 “Connection denied”错误。默认值通常为5 ，但可以被子类覆盖。

  • BaseServer.socket_type：服务器使用的套接字类型; socket.SOCK_STREAM和socket.SOCK_DGRAM等。

  • BaseServer.timeout：超时时间，以秒为单位，或 None表示没有超时。如果handle_request()在timeout内没有收到请求，将调用handle_timeout()。

下面方法可以被子类重载，它们对服务器对象的外部用户没有影响。

  • BaseServer.finish_request()：实际处理RequestHandlerClass发起的请求并调用其handle()方法。 常用。

  • BaseServer.get_request()：接受socket请求，并返回二元组包含要用于与客户端通信的新socket对象，以及客户端的地址。

  • BaseServer.handle_error(request, client_address)：如果RequestHandlerClass的handle()方法抛出异常时调用。默认操作是打印traceback到标准输出，并继续处理其他请求。

  • BaseServer.handle_timeout()：超时处理。默认对于forking服务器是收集退出的子进程状态，threading服务器则什么都不做。

  • BaseServer.process_request(request, client_address) :调用finish_request()创建RequestHandlerClass的实例。如果需要，此功能可以创建新的进程或线程来处理请求,ForkingMixIn和ThreadingMixIn类做到这点。常用。

  • BaseServer.server_activate()：通过服务器的构造函数来激活服务器。默认的行为只是监听服务器套接字。可重载。

  • BaseServer.server_bind()：通过服务器的构造函数中调用绑定socket到所需的地址。可重载。

  • BaseServer.verify_request(request, client_address)：返回一个布尔值，如果该值为True ，则该请求将被处理，反之请求将被拒绝。此功能可以重写来实现对服务器的访问控制。默认的实现始终返回True。client_address可以限定客户端，比如只处理指定ip区间的请求。 常用。

请求处理器

处理器接收数据并决定如何操作。它负责在socket层之上实现协议（i.e., HTTP, XML-RPC, or AMQP)，读取数据，处理并写反应。可以重载的方法如下：

  • setup(): 准备请求处理. 默认什么都不做，StreamRequestHandler中会创建文件类似的对象以读写socket.

  • handle(): 处理请求。解析传入的请求，处理数据，并发送响应。默认什么都不做。常用变量：self.request，self.client_address，self.server。

  • finish(): 环境清理。默认什么都不做，如果setup产生异常，不会执行finish。

通常只需要重载handle。self.request的类型和数据报或流的服务不同。对于流服务，self.request是socket 对象；对于数据报服务，self.request是字符串和socket 。可以在子类StreamRequestHandler或DatagramRequestHandler中重载，重写setup()和finish() ，并提供self.rfile和self.wfile属性。 self.rfile和self.wfile可以读取或写入，以获得请求数据或将数据返回到客户端。

TCPServer：TCPServer类别的，都是socket。

UDPServer：适用于UDP协议下。

    1、class socketserver.TCPServer(server_address,RequestHandlerClass,bind_and_activate=True)

    2、class socketserver.UDPServer(server_address,RequestHandlerClass,bind_and_activate=True)

    3、calss sockstserver.UnixStreamServer(server_address,RequestHandlercalss,bind_and_activate=True)

    4、class socketserver.UnixDatagramServer(server_address,RequestHandlerClass,bind_and_activate=True)

创建一个socketserver 至少分以下几步:

    1、必须创建一个RequsetHandlerClass的类，而且必须重写父类里面handle()方法；

    2、必须声明一个处理请求：

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