Python Tornado如何实现WEB服务器Socket服务器共存并实现交互
更新:HHH   时间:2023-1-7


这篇文章主要讲解了Python Tornado如何实现WEB服务器Socket服务器共存并实现交互,内容清晰明了,对此有兴趣的小伙伴可以学习一下,相信大家阅读完之后会有帮助。

1、背景

最近有个项目,需要搭建一个socket服务器,一个web服务器,然后实现两个服务器之间的通讯交互。刚开始的方案是用Python中socket模块实现一个多线程的socket服务器,然后用Flask实现一个web服务器,他们之前通过线程交互实现通讯。
但是在我看来这个方案有例外一个更好的解决方法,就是用Torndao框架。鉴于网上用Tornado实现一个程序同时实现web服务和socket服务器并且实现交互的文章几乎没有,所以记录一下。觉得写得好麻烦点个赞,写得不好请指出,有疑问可以留言。

2、准备

2.1、环境部署

  • Python3.x
  • pip3 install Tornado

2.2、目录结构


目录结构如上图,这个目录结构包括文件命名只是我的个人习惯。其实目录结构不固定,只要合理就行。另外,原本项目是前后分离的只需要实现API接口,所以我这里就没有涉及到HTML的东西。

3、服务器的实现

3.1、Socket服务器实现

socket服务器部分实现主要靠 Tornado中的TCPServer类

3.1.1、 导入类

socket_server.py:

from tornado.iostream import IOStream  # 这句可以没有,只是作为参数的代码提示
from tornado.tcpserver import TCPServer

3.1.2、 构建一个Connecter类

socket_server.py:

class Connecter:

  clients = set()   # 存放连接的客户端

  async def init(self, stream: IOStream, address: tuple):
    """
    注意这个不是构造方法,这里不用构造方法是为了方便后续的与web端相互通信
    """
    self.stream, self.address = stream, address
    self.clients.add(self)
    print("{address} 上线!".format(address=address))
    self.stream.set_close_callback(self.onClose) # 客户端离线的时候会被调用
    await self.receive()    # 接受消息

  async def receive(self):
    """
    接受消息
    """
    while True:
      try:  # 因为异步的原因。可能设备离线后还在接收消息,所以try一下,不让错误打印出来,其实打印了错误也不影响程序运行
        data = await self.stream.read_bytes(num_bytes=1024, partial=True)  # num_bytes:每次最多接收字节,partial:数据中断后视为接收完成
        print(data)
        # TODO:接收到数据的处理
      except: 
        pass

  def send(self, data):
    """
    发送消息
    :param data: 消息内容
    """
    self.stream.write(bytes(data.encode('utf8')))

  def onClose(self):
    """
    客户端离线
    """
    print("{address} 离线!".format(address=self.address))
    self.clients.remove(self) # 在clients内删掉该客户端

3.1.3、 构建一个SocketServer类

socket_server.py:

class SocketServer(TCPServer):   # 需要继承TCPServer这个类
  async def handle_stream(self, stream: IOStream, address: tuple):  # 实现类里面的handle_stream方法
    await Connecter().init(stream, address)   # 每次有客户端连入都实例化一个Connecter类

3.2、Web服务器实现

3.2.1、 实现一个requestHandler

web_test.py:

from tornado.web import RequestHandler   # 导入RequestHandler类


class TestApiHandler(RequestHandler):    # 继承RequestHandler类

  def get(self):   # 实现GET方法,GET请求会执行这个方法
    pass

  def post(self):   # 实现POST方法,POST请求会执行这个方法
    pass

3.2.2、 实现web app

web_server.py:

from tornado.web import Application     # 导入Tornado的Application类
from .src.web_test import TestApiHandler  # 导入我们自己写的TestApiHandler类


def webServerApp():   # 构造出webApp
  return Application([
    (r'/api_test/', TestApiHandler),  # 把/api_test/路由到TestApiHandler
  ])

3.3、程序入口

3.3.1、 导入web_server和socket_server,还有导入tornado的ioloop

main.py:

from web_server.web_server import webServerApp
from socket_server.socket_server import SocketServer
from tornado import ioloop
from tornado.options import define, options

3.3.2、 定义默认端口

main.py

#这里用define定义端口,可以方便使用命令行参数的形式修改端口
define("socketPort", 8888, type=int)  # socket默认使用8888端口
define("webPort", 8080, type=int)    # web默认使用8080端口

3.3.3、 启动代码

main.py

def main():
  socket_server = SocketServer()
  socket_server.listen(options.socketPort, '0.0.0.0')
  print("socket服务器启动,端口:{port}".format(port=options.socketPort))
  app = webServerApp()
  app.listen(options.webPort, '0.0.0.0')
  print("web服务器启动,端口:{port}".format(port=options.webPort))
  ioloop.IOLoop.current().start()


if __name__ == '__main__':
  main()

4、服务器运行效果

到此,一个混合型的socket+web服务器已经搭建好了。我们我们运行main.py文件可以看到打印的信息,socket和web都正常运行。


我在这里简单地写了一个socket客户端测试,代码如下:

import socket
import datetime


class Client:

  def __init__(self):
    with socket.create_connection(("127.0.0.1", 8888)) as sock:
      while True:
        msg = sock.recv(1024)
        if len(msg) > 0:
          print(msg)
          sock.send(bytes(str(datetime.datetime.now).encode('utf8')))
        msg = []
            
        

if __name__ == "__main__":
  Client()


可以看到tornado异步的形式实现了多客户端同时接入socket。同时也可以测试web接口是正常的,如下图:

5、Web服务器与Socket服务器交互

重点来了,web和socket怎样实现交互呢?其实很简单。

5.2、 web >> socket

web_test.py -> TestApiHandler -> post:

5.2.1、 导入Connecter类

from socket_server.socket_server import Connecter

5.2.2、 实现请求接口发送消息到socket客户端

 def post(self):   # 实现POST方法,POST请求会执行这个方法
    msg = self.get_argument("msg") # 得到post请求中的msg的值
    ip = self.get_argument('ip')  # 得到要发送的ip
    c = Connecter()   # 实例化Connecter类
    counter = 0   # 记录发送到客户端的个数
    for client in c.clients:  # type:Connecter
      if client.address[0] == ip:   # 根据ip发送
        client.send(msg)  # 发送消息
        counter += 1    # 计数加1
    self.write("{'send_counter':" + str(counter) + "}")

5.2.3、 效果

请求接口可以返回数据,已经成功发送一个客户端


客户端也能收到消息:

5.1、 socket >> web

其实socket发送的消息让web马上收到消息是不太现实的,但是我们可以把数据保存起来(可以是数据库、全局变量、缓存……),然后通过api接口再把数据取出。另外还有一种方法是通过socket和websocket进行交互通讯,这种方法是推荐的方法,同样的也可以用Tornado去实现,感兴趣可以去研究一下也很简单。如何有需要我提供socket、websocket、web三个端都互相交互的例子可以留言。
这里为了简单一点,我使用一个类作为全局变量来保存数据,然后用接口访问,拿出这个类的值来演示一下效果。

5.1.1、 声明类作为全局变量

socket_data_processing.py

class SocketData:
  msg = ""

5.1.2、 接受到的消息保存到这个类里面的msg

socket_server.py -> Connecter -> receive

 async def receive(self):
    """
    接受消息
    """
    while True:
      try:  # 因为异步的原因。可能设备离线后还在接收消息,所以try一下,不让错误打印出来,其实打印了错误也不影响程序运行
        data = await self.stream.read_bytes(num_bytes=1024, partial=True)  # num_bytes:每次最多接收字节,partial:数据中断后视为接收完成
        print(data)
        from .src.socket_data_processing import SocketData
        SocketData.msg = data.decode('utf8')
      except:
        pass

5.1.3、 用get方法显示socket显示回来的数据

web_test.py -> TestApiHandler -> get:

 def get(self):   # 实现GET方法,GET请求会执行这个方法
    from socket_server.src.socket_data_processing import SocketData
    self.write(SocketData.msg)

5.1.4、 效果


可以看到,从socket传过来的字符串,被我通过Api读取到了。

看完上述内容,是不是对Python Tornado如何实现WEB服务器Socket服务器共存并实现交互有进一步的了解,如果还想学习更多内容,欢迎关注天达云行业资讯频道。

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