首先，我們要明確2個問題：

普通套接字實現(xiàn)的服務(wù)端有什么缺陷嗎？

有，一次只能服務(wù)一個客戶端！

這種缺陷是如何造成的？

accept阻塞：當(dāng)沒有套接字連接請求過來的時候會一直等待著

recv阻塞：當(dāng)連接的這個客戶端沒有發(fā)數(shù)據(jù)過來的時候，也會一直等待著

importsocket

server=socket.socket()

server.bind(('127.0.0.1', 8888))

server.listen(5)print("執(zhí)行到這， 上面沒問題了")whileTrue:

conn, addr= server.accept() #阻塞

print(conn, addr)print("{}連接".format(addr))whileTrue:

data= conn.recv(1024) #阻塞

print(data)if notdata:break

當(dāng)前I/O流

那么非阻塞套接字和普通套接字的區(qū)別？

非阻塞套接字在accept或recv的時候不會發(fā)生阻塞，要么成功，要么失敗拋出BlockingIOError異常

非阻塞IO模型

非阻塞套接字實現(xiàn)并發(fā)

并發(fā)是什么?

在一個時間段，完成某件事，就是并發(fā)

對立的概念，什么是并行？

同時發(fā)生，不管有幾件事，同時進(jìn)行，就是并行

非阻塞套接字如何實現(xiàn)并發(fā)服務(wù)端？

配合try語句，將代碼順序重排，避開阻塞

實現(xiàn)并發(fā)服務(wù)多個客戶端 ！

那么現(xiàn)在用非阻塞套接字完善上一章博客的代碼：

服務(wù)端：

importsocketimporttime#并發(fā)操作

server= socket.socket() #創(chuàng)建一個socket

server.setblocking(False) # 設(shè)置成非阻塞

server.bind(('0.0.0.0', 8888))

server.listen()print("執(zhí)行到這， 上面沒問題了")

all_connction= [] #用來存放和連接客戶端通信的套接字

whileTrue:#處理用戶的連接

try:

conn, addr= server.accept() #阻塞

conn.setblocking(False) # 設(shè)置成非阻塞

print(conn, addr)print("{}連接".format(addr))

all_connction.append(conn)exceptBlockingIOError as e:pass

#處理已經(jīng)連接的客戶的消息

time.sleep(1)

new_li=all_connction.copy()for conn innew_li:try:

data= conn.recv(1024) #阻塞

if data == b'':

all_connction.remove(conn)

conn.close()else:print("接收到的數(shù)據(jù):", data.decode())

conn.send(data)exceptBlockingIOError as e:passserver.close()

客戶端：

#客戶端Linux、window系統(tǒng)下：輸入命令通過服務(wù)端返回

importsocket#聲明協(xié)議類型,同時生成socket連接對象

client =socket.socket()#鏈接地址和端口,元組(本地，端口)

client.connect(('127.0.0.1', 8888))#使用input循環(huán)向服務(wù)端發(fā)送請求

whileTrue:

msg= input("-->>:").strip()if len(msg) ==0:continue

#發(fā)送數(shù)據(jù) b將字符串轉(zhuǎn)為bys類型

client.send(msg.encode("utf-8"))#接收服務(wù)器端的返回，需要聲明收多少，默認(rèn)1024字節(jié)

id = 1024data=client.recv(id).decode()#打印data是recv的data

print("recv: %s" %data)#關(guān)閉接口

client.close()

IO多路復(fù)用

IO多路復(fù)用也是阻塞IO， 只是阻塞的方法是select/poll/epoll， 好處就是單個進(jìn)程可以處理多個socket

用select，poll，epoll監(jiān)聽多個io對象，當(dāng)io對象有變化(有數(shù)據(jù))的時候，則立即通知相應(yīng)程序進(jìn)行讀或者寫操作。

但select，poll，epoll本質(zhì)上都是同步I/O，因為他們都需要在讀寫時間就緒后自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫，也就是說這個讀寫過程是阻塞的

因為阻塞I/O只能阻塞一個I/O操作，而I/O復(fù)用模型能夠阻塞多個I/O操作， 所以才叫做多路復(fù)用

非阻塞套接字實現(xiàn)的服務(wù)端還有什么不完美的地方嗎？

關(guān)鍵一： 任何操作都是要花CPU資源的！

關(guān)鍵二： 如果數(shù)據(jù)還沒有到達(dá)。那么accept, recv操作都是在做無用功！

關(guān)鍵三： 對異常BlockIOError的處理也是在做無用功!

總結(jié)：不完美的CPU利用率

I/O多路復(fù)用模型

epoll? 目前Linux上效率最高的IO多路復(fù)用技術(shù)！

epoll 基于惰性的事件回調(diào)機(jī)制

惰性的事件回調(diào)是由用戶自己調(diào)用的，操作系統(tǒng)只起到通知的作用

使用步驟

? ? 導(dǎo)入IO多路復(fù)用選擇器

　 注冊事件和回調(diào)

　 查詢

? ? ?回調(diào)

應(yīng)用實例：

import selectors #提供IO多路技術(shù)給我們使用的

importsocketimporttime

server= socket.socket() #創(chuàng)建一個套接字

server.bind(('0.0.0.0', 8888))

server.listen()

epoll= selectors.EpollSelector() #生成一個epoll

defnewFunc(conn):

data= conn.recv(1024)if data == b'':

epoll.unregister(conn)#取消注冊

conn.colse()else:print("收到的數(shù)據(jù):",data.decode())

conn.send(data)deffunc(ser):

conn, addr=ser.accept()print("處理了連接")#查看是否有數(shù)據(jù)

epoll.register(conn, selectors.EVENT_READ, newFunc)

time.sleep(1)

epoll.register(server, selectors.EVENT_READ, func)#注冊 給他3個參數(shù) 1.想看什么，看的是server 2.有沒有數(shù)據(jù)連接(EVENT_READ可讀，EVENT_WRITE可寫) 3.回調(diào)函數(shù)

whileTrue:

events= epoll.select() #查詢

for key, mask inevents:

callback= key.data #函數(shù)的名字

sock = key.fileobj #套接字

callback(sock)#函數(shù)調(diào)用

importsocket

client=socket.socket()

client.connect(('127.0.0.1', 8888))whileTrue:

data= input("請輸入要發(fā)送的數(shù)據(jù)：")

client.send(data.encode())print("接收到的數(shù)據(jù):", client.recv(1024).decode())

下面是一些理論的東西，大家有時間可以讀一遍。

## 什么是IO操作

? IO在計算機(jī)中指Input/Output，也就是輸入和輸出 。由于程序和運行時數(shù)據(jù)是放在內(nèi)存中的，由CPU來執(zhí)行的，涉及到數(shù)據(jù)交換的地方，通常是磁盤、網(wǎng)絡(luò)等，就需要IO接口。

? 比如你打開瀏覽器，訪問百度，瀏覽器需要通過網(wǎng)絡(luò)獲取百度的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)。瀏覽器首先發(fā)送數(shù)據(jù)給百度的服務(wù)器，告訴它我要訪問它，這個過程是往外發(fā)數(shù)據(jù)，就做Output。然后百度服務(wù)器在把網(wǎng)頁數(shù)據(jù)發(fā)過來。這個過程是從外面接收數(shù)據(jù)，就做input

? 所以，通常，程序完成IO操作會有Input和Output 這兩個過程， 但是也可能只有一個，比如打開一個文件。就只是從磁盤讀取文件到內(nèi)存，就只有Input操作 ，反過來，向文件中寫入數(shù)據(jù)，就只是一個Output操作。

## 1 流的概念

? IO編程中，Stream(流)是一個很重要的概念，可以把流想象成一個水管，數(shù)據(jù)就是水管里的水，但是只能單向流動。Input Stream就是數(shù)據(jù)從外面(磁盤、網(wǎng)絡(luò))流進(jìn)內(nèi)存，Output Stream就是數(shù)據(jù)從內(nèi)存流到外面去。對于瀏覽網(wǎng)頁來說，瀏覽器和百度服務(wù)器之間至少需要建立兩根水管，才可以既能發(fā)數(shù)據(jù)，又能收數(shù)據(jù)。

? 由于CPU和內(nèi)存的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外設(shè)的速度，所以，在IO編程中，就存在速度嚴(yán)重不匹配的問題。 可能存在這樣的情況：讀取數(shù)據(jù)的時候，流中還沒有數(shù)據(jù)；寫入數(shù)據(jù)的時候，流中數(shù)據(jù)已經(jīng)滿了，沒有空間寫入了。

? 舉個例子，socket通信， 通過recv讀取另一方發(fā)過來的數(shù)據(jù)，但是對方還沒把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好發(fā)過來。此時有兩種處理辦法：

- 阻塞，等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了，再讀取出來返回；

- 非阻塞，通過輪詢的方式，查詢是否有數(shù)據(jù)可以讀取，直到把數(shù)據(jù)讀取返回。

## 2. 同步，異步，阻塞， 非阻塞的概念

在IO操作過程中，可能會涉及到同步(synchronous)、異步(asynchronous)、阻塞(blocking)、非阻塞(non-blocking)、IO多路復(fù)用(IO multiplexing)等概念。他們之間的區(qū)別是什么呢？

以socket為例子，在socket通信過程中，涉及到兩個對象：

1. 調(diào)用這個IO的進(jìn)程(process)或線程(thread)

2. 操作系統(tǒng)內(nèi)核(kernel)

比如服務(wù)端調(diào)用recv來接收客戶端的數(shù)據(jù)，會涉及兩個過程：

1. 等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(Waiting for the data to be ready)，也就是客戶端要通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)發(fā)給服務(wù)端；

2. 客戶端把數(shù)據(jù)發(fā)送過來，首先會被操作系統(tǒng)內(nèi)核接收到，程序里面需要使用這個數(shù)據(jù)，要將數(shù)據(jù)從內(nèi)核中拷貝到進(jìn)程中( Copying the data from the kernel to the process))

根據(jù)這兩個階段中，不同階段是否發(fā)生阻塞，將產(chǎn)生不同的效果。

### 阻塞 VS 非阻塞

阻塞IO：

- 在1、2階段都發(fā)生阻塞；

- 調(diào)用阻塞IO會一直block住進(jìn)程，直到操作完成

非阻塞IO:

- 在第1階段沒有阻塞，在第2階段發(fā)生阻塞；

- 當(dāng)用戶進(jìn)程發(fā)出IO請求時， 如果內(nèi)核中的數(shù)據(jù)還沒由準(zhǔn)備好，那么它并不會block用戶進(jìn)程，而是立即返回一個錯誤， 在程序看來，它發(fā)起一個請求后，并不需要等待，而是馬上就得到一個結(jié)果。

- 非阻塞IO需要不斷輪詢，查看數(shù)據(jù)是否已經(jīng)準(zhǔn)備好了；

阻塞與非阻塞可以簡單理解為調(diào)用一個IO操作能不能立即得到返回應(yīng)答，如果不能立即獲得返回，需要等待，那就阻塞了；否則就可以理解為非阻塞 。

### **同步VS異步**

同步與異步是針對應(yīng)用程序與內(nèi)核的交互而言的

同步：第二步數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩存寫入用戶緩存一定是由用戶線程自行讀取數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)。

異步：第二步數(shù)據(jù)是內(nèi)核寫入的，并放在了用戶線程指定的緩存區(qū)，寫入完畢后通知用戶線程。

?同步和異步針對應(yīng)用程序來，關(guān)注的是程序中間的協(xié)作關(guān)系；阻塞與非阻塞更關(guān)注的是單個進(jìn)程的執(zhí)行狀態(tài)。

?同步有阻塞和非阻塞之分，異步?jīng)]有，它一定是非阻塞的。

?阻塞、非阻塞、多路IO復(fù)用，都是同步IO，異步必定是非阻塞的，所以不存在異步阻塞和異步非阻塞的說法。真正的異步IO需要CPU的深度參與。換句話說，只有用戶線程在操作IO的時候根本不去考慮IO的執(zhí)行全部都交給CPU去完成，而自己只等待一個完成信號的時候，才是真正的異步IO。所以，拉一個子線程去輪詢、去死循環(huán)，或者使用select、poll、epool，都不是異步。

?同步：執(zhí)行一個操作之后，進(jìn)程觸發(fā)IO操作并等待(也就是我們說的阻塞)或者輪詢的去查看IO操作(也就是我們說的非阻塞)是否完成，等待結(jié)果，然后才繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的操作。

?異步：執(zhí)行一個操作后，可以去執(zhí)行其他的操作，然后等待通知再回來執(zhí)行剛才沒執(zhí)行完的操作。

?阻塞：進(jìn)程給CPU傳達(dá)一個任務(wù)之后，一直等待CPU處理完成，然后才執(zhí)行后面的操作。

?非阻塞：進(jìn)程給CPU傳達(dá)任務(wù)后，繼續(xù)處理后續(xù)的操作，隔斷時間再來詢問之前的操作是否完成。這樣的過程其實也叫輪詢。

## 3. IO多路復(fù)用

?I/O多路復(fù)用也是阻塞IO，只是阻塞的方法是select/poll/epoll ，好處就是單個進(jìn)程可以處理多個socket

用select, poll, epoll監(jiān)聽多個io對象，當(dāng)io對象有變化(有數(shù)據(jù))的時候，則立即通知相應(yīng)程序進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌５玸elect，poll，epoll本質(zhì)上都是同步I/O，因為他們都需要在讀寫事件就緒后自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫，也就是說這個讀寫過程是阻塞的

因為阻塞I/O只能阻塞一個I/O操作，而I/O復(fù)用模型能夠阻塞多個I/O操作，所以才叫做多路復(fù)用。

到這里整理完畢。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python非阻塞输入_python_非阻塞套接字及I/O流的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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