python select 详解

发布时间：2023-05-10

Python中的select模块为异步I/O提供了高级的交互功能，它是一个标准的UNIX系统调用，可以监控文件描述符（socket、文件句柄等），等待某个或某些文件描述符的状态发生变化，从而进行下一步的操作。使用select模块可以实现异步网络编程，提高网络请求的响应速度。

一、select的基本用法

使用select的主要步骤为：创建读、写、异常三个列表，将需要监听的文件描述符添加到这三个列表中，然后调用select函数开始监听，如果有文件描述符的状态发生变化了，select将返回给用户。

import select
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(('127.0.0.1', 8000))
s.listen(5)
inputs = [s]
outputs = []
while True:
    rs, ws, es = select.select(inputs, outputs, inputs)
    for r in rs:
        if r == s:
            client, address = s.accept()
            inputs.append(client)
        else:
            data = r.recv(1024)
            if data:
                outputs.append(r)
                r.send(data)
            else:
                inputs.remove(r)
                r.close()
    for w in ws:
        outputs.remove(w)
    for e in es:
        if e in inputs:
            inputs.remove(e)
        if e in outputs:
            outputs.remove(e)
        e.close()

在上面的代码中，首先创建了一个Server端的Socket，并设置其监听IP地址和端口号。接着将Server端的监听Socket加入到inputs列表中。循环调用select函数开始监听inputs列表中的Socket，如果有客户端请求连接，将客户端连接Socket加入到inputs列表中。如果有客户端Socket发来数据，将其放入到outputs列表中，然后向客户端Socket发送相同的数据。如果客户端Socket关闭连接，将其从inputs列表中移除。

二、select的高级用法

使用select模块不仅可以实现异步I/O操作，还可以使用它实现多路复用I/O来更高效地处理大量数据。通过将socket描述符放入待检测列表，轮询方法检查socket的传输状态，有数据传输时马上进行处理。 如果在一个进程中同时要处理多个网络连接，使用多线程或多进程会导致系统资源耗用过高。使用select模块可以有效地处理大量I/O操作，而不会耗费太多系统资源。 下面是一个更高级的例子：

import select
import socket
import sys
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
server_address = ('localhost', 10000)
server.bind(server_address)
server.listen(5)
inputs = [server]
while True:
    readable, writable, exceptional = select.select(inputs, [], inputs)
    for s in readable:
        if s is server:
            connection, client_address = s.accept()
            connection.setblocking(0)
            inputs.append(connection)
        else:
            data = s.recv(1024)
            if data:
                s.sendall(data)
            else:
                inputs.remove(s)
                s.close()
    for s in exceptional:
        inputs.remove(s)
        s.close()

上面的例子中，使用了select.select方法来轮训监听inputs列表中的socket，将准备好的Socket添加到readable列表中，将异常情况下的Socket添加到exceptional列表中。遍历readable列表中所有的Socket，并对其进行读取或写入。如果一个Socket在读取时发生异常，将把它从inputs列表中移除。

三、select的优缺点

使用select模块可以实现异步I/O操作，提高网络请求的响应速度。同时，使用select模块可以处理大量I/O操作而不会耗费太多系统资源。 但select模块也有一些缺点，其中一个是它对于监听的socket上限有一定的限制（一般不超过1024个）。这意味着，如果你有非常多的socket需要同时监听，可能会遇到一些麻烦。 此外，如果同时监听的socket数量过多，select将不得不遍历和搜索整个socket列表。这将降低select的效率，导致网络请求的响应速度降低。

总结

在Python中，select是一个重要的模块，可以用于异步I/O操作和多路复用I/O操作，提高网络服务的响应速度。使用select模块需要注意Socket的数量限制和效率问题，避免影响网络服务的质量。

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