Python之进程+线程+协程（事件驱动模型、IO多路复用、select与epoll）

文章目录

一、事件驱动模型
二、IO多路复用

本篇文章是关于涉及网络编程与协程、进程之间结合的内容，其中事件驱动模型、IO多路复用、select与epoll的使用等方面的知识

一、事件驱动模型

1、事件驱动编程思想
是一种编程范式，跟面向对象、面向过程一样，就是一种编程思想。

2、事件驱动模型
通常，我们写服务器处理模型的程序时，有以下几种模型：

（1）每收到一个请求，创建一个新的进程，来处理该请求；
（2）每收到一个请求，创建一个新的线程，来处理该请求；
（3）每收到一个请求，放入一个事件列表，让主进程通过非阻塞I/O方式来处理请求

第（3）种就是协程、事件驱动的方式，第（3）种方式是大多数网络服务器采用的方式

目前大部分的UI编程都是事件驱动模型，如很多UI平台都会提供onClick()事件，这个事件就代表鼠标按下事件。事件驱动模型大体思路如下：

有一个事件（消息）队列；
鼠标按下时，往这个队列中增加一个点击事件（消息）；
有个循环，不断从队列取出事件，根据不同的事件，调用不同的函数，如onClick()、onKeyDown()等；
事件（消息）一般都各自保存各自的处理函数指针，这样，每个消息都有独立的处理函数

二、IO多路复用

就是可以同时监听多个连接；
比如socketserver，多个客户端连接，单线程下实现并发效果，就叫多路复用。
1、阻塞 IO（blocking IO）
在linux中，默认情况下所有的socket都是blocking，一个典型的读操作流程大概是这样：

当用户进程调用了recvfrom这个系统调用，kernel就开始了IO的第一个阶段：准备数据。对于network io来说，很多时候数据在一开始还没有到达（比如，还没有收到一个完整的UDP包），这个时候kernel就要等待足够的数据到来。而在用户进程这边，整个进程会被阻塞。当kernel一直等到数据准备好了，它就会将数据从kernel中拷贝到用户内存，然后kernel返回结果，用户进程才解除block的状态，重新运行起来。
所以，blocking IO的特点就是在IO执行的两个阶段都被block了

2、非阻塞 IO（non-blocking IO）

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在网络IO时候，非阻塞IO也会进行recvform系统调用，检查数据是否准备好，与阻塞IO不一样，”非阻塞将大的整片时间的阻塞分成N多的小的阻塞,
所以进程不断地有机会 ‘被’ CPU光顾”。即每次recvform系统调用之间，cpu的权限还在进程手中，这段时间是可以做其他事情的，

也就是说非阻塞的recvform系统调用调用之后，进程并没有被阻塞，内核马上返回给进程，如果数据还没准备好，此时会返回一个error。进程在返回之后，可以干点别的事情，然后再发起recvform系统调用。重复上面的过程，循环往复的进行recvform系统调用。这个过程通常被称之为轮询。轮询检查内核数据，直到数据准备好，再拷贝数据到进程，进行数据处理。需要注意，拷贝数据整个过程，进程仍然是属于阻塞的状态。

3、IO 多路复用（IO multiplexing）
（1）它的基本原理就是select/epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket，当某个socket有数据到达了，就通知用户进程。

当用户进程调用了select，那么整个进程会被block，而同时，kernel会“监视”所有select负责的socket，当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回。这个时候用户进程再调用read操作，将数据从kernel拷贝到用户进程。

分为select（任何系统下都通用的）、poll、epoll（效果最好）；
另外， select的优势在于可以处理多个连接，不适用于单个连接

（2）用select实现并发聊天
服务端：

import socket
import select  #导入select模块

#实例化socket对象
sk=socket.socket()

sk.bind(("192.168.43.247",8801))
sk.listen(5)
inputs=[sk,]

#收发消息
while True:
    #开启select监听，将获得的链接存在r里面
    r,w,e=select.select(inputs,[],[],5)

    for obj in r:   #此时r内就只有[sk,]
        if obj==sk:
            conn,add=obj.accept()
            print(conn)
            inputs.append(conn)
        else:
            data_byte=obj.recv(1024)
            print(str(data_byte,'utf8'))
            inp=input('回答%s号客户>>>'%inputs.index(obj))
            obj.sendall(bytes(inp,'utf8'))

    print('>>>',r)

客户端：

import socket

sk = socket.socket()
sk.connect(('192.168.43.247',8801))

while True:
    inp = input("请输入聊天信息：")
    sk.sendall(bytes(inp, "utf8"))
    data = sk.recv(1024)
    print(str(data, 'utf8'))

执行结果：
IO多路复用