作者:dave@http://krondo.com/our-eye-beams-begin-to-twist/ 译者:杨晓伟(采用意译)
可以从这里从头开始阅读这个系列。
用twisted的方式实现前面的内容
最终我们将使用twisted的方式来重新实现我们前面的异步模式客户端。不过,首先我们先稍微写点简单的twisted程序来认识一下twisted。
最最简单的twisted程序就是下面的代码,其在twisted-intro目录中的basic-twisted/simple.py中。
from twisted.internet import reactor
reactor.run()
可以用下面的命令来运行它:
python basic-twisted/simple.py
正如在第二部分所说的那样,twisted是实现了Reactor模式的,因此它必然会有一个对象来代表这个reactor或者说是事件循环,而这正是twisted的核心。上面代码的第一行引入了reactor,第二行开始启动事件循环。
这个程序什么事情也不做。除非你通过ctrl+c来终止它,否则它会一直运行下去。正常情况下,我们需要给出事件循环或者文件描述符来监视I/O(连接到某个服务器上,比如说我们那个诗歌服务器)。后面我们会来介绍这部分内容,现在这里的reactor被卡住了。值得注意的是,这里并不是一个在不停运行的简单循环。如果你在桌面上有个CPU性能查看器,可以发现这个循环体不会带来任何性能损失。实际上,这个reactor被卡住在第二部分图5的最顶端,等待永远不会到来的事件发生(更具体点说是一个调用select函数,却没有监视任何文件描述符)。
下面我们会让这个程序丰富起来,不过事先要说几个结论:
- Twisted的reactor只有通过调用reactor.run()来启动。
- reactor循环是在其开始的进程中运行,也就是运行在主进程中。
- 一旦启动,就会一直运行下去。reactor就会在程序的控制下(或者具体在一个启动它的线程的控制下)。
- reactor循环并不会消耗任何CPU的资源。
- 并不需要显式的创建reactor,只需要引入就OK了。
最后一条需要解释清楚。在Twisted中,reactor是Singleton(也是一种模式),即在一个程序中只能有一个reactor,并且只要你引入它就相应地创建一个。上面引入的方式这是twisted默认使用的方法,当然了,twisted还有其它可以引入reactor的方法。例如,可以使用twisted.internet.pollreactor
中的系统调用来poll
来代替
select
方法
。
若使用其它的
reactor
,需要在引入
twisted.internet.reactor
前安装它。下面是安装
pollreactor的方法
:
from twisted.internet import pollreactor pollreactor.install()
如果你没有安装其它特殊的
reactor
而引入了
twisted.internet.reactor
,那么
Twisted
会为你安装
selectreactor
。正因为如此,习惯性做法不要在最顶层的模块内引入
reactor
以避免安装默认
reactor
,而是在你要使用
reactor
的区域内安装。
下面
是使用
pollreactor
重写上上面的程序,可以在
basic-twisted/simple-poll.py文件中找到中找到:
from twited.internet import pollreactor pollreactor.install() from twisted.internet import reactor reactor.run()
上面这段代码同样没有做任何事情。
后面我们都会只使用默认的
reactor
,就单纯为了学习来说 ,所有的不同的
reactor
做的事情都一样。
你好,
Twisted
我们得用
Twisted
来做什么吧。下面这段代码在
reactor
循环开始后向终端打印一条消息:
def hello(): print 'Hello from the reactor loop!' print 'Lately I feel like I\'m stuck in a rut.' from twisted.internet import reactor reactor.callWhenRunning(hello) print 'Starting the reactor.' reactor.run()
这段代码可以在
basic-twisted/hello.py中找到。运行它,会得到如下结果:
Starting the reactor.
Hello from the reactor loop!
Lately I feel like I'm stuck in a rut.
仍然需要你手动来关掉程序,因为它在打印完毕后就又卡住了。
值得注意的是,
hello
函数是在
reactor
启动后被调用的。这意味是
reactor
调用的它,也就是说
Twisted
在调用我们的函数。我们通过调用
reactor
的
callWhenRunning
函数,并传给它一个我们想调用函数的引用来实现
hello
函数的调用。当然,我们必须在启动
reactor
之前完成这些工作。
我们使用回调来描述
hello
函数的引用。回调
实际上就是交给
Twisted
(或者其它框架)的一个函数引用,这样
Twisted
会在合适的时间调用这个函数引用指向的函数,具体到这个程序中,是在
reactor
启动的时候调用。由于
Twisted
循环是独立于我们的代码,我们的业务代码与
reactor
核心代码的绝大多数交互都是通过使用
Twisted
的
APIs
回调我们的业务函数来实现的。
我们可以通过下面这段代码来观察
Twisted
是如何调用我们代码的:
import traceback def stack(): print 'The python stack:' traceback.print_stack() from twisted.internet import reactor reactor.callWhenRunning(stack) reactor.run()
这段代码的文件是
basic-twisted/stack.py。不出意外,它的输出是:
The python stack:
... reactor.run() <-- This is where we called the reactor
... ... <-- A bunch of Twisted function calls ...
traceback.print_stack() <-- The second line in the stack function
不用考虑这其中的若干
Twisted
本身的函数。只需要关心
reactor.run()
与我们自己的函数调用之间的关系即可。
有关回调的一些其它说明:
Twisted
并不是唯一使用回调的框架。许多历史悠久的框架都已在使用它。诸多
GUI
的框架也是基于回调来实现的,如
GTK
和
QT
。
交互式程序的编程人员特别喜欢回调。也许喜欢到想嫁给它。也许已经这样做了。但下面这几点值得我们仔细考虑下:
-
reactor
模式是单线程的。
-
像
Twisted
这种交互式模型已经实现了
reactor
循环,意味无需我们亲自去实现它。
我们仍然需要框架来调用我们自己的代码来完成业务逻辑。
-
因为在单线程中运行,要想跑我们自己的代码,必须在
reactor
循环中调用它们。
-
reactor
事先并不知道调用我们代码的哪个函数
这样的话,回调并不仅仅是一个可选项,而是游戏规则的一部分。
图
6
说明了回调过程中发生的一切:
图
6 reactor
启用回调
图
6
揭示了回调中的几个重要特性:
- 我们的代码与Twisted代码运行在同一个进程中。
- 当我们的代码运行时,Twisted代码是处于暂停状态的。
- 同样,当Twisted代码处于运行状态时,我们的代码处于暂停状态。
- reactor事件循环会在我们的回调函数返回后恢复运行。
在一个回调函数执行过程中,实际上
Twisted
的循环
是
被有效地阻塞在我们的代码上
的
。因此,因此我们应该确保回调函数不要浪费时间(尽快返回)。特别需要强调
的是,我们应该尽量避免在回调函数中使用会阻塞
I/O
的函数。否则,我们将失去所有使用
reactor
所带来的优势。
Twisted
是不会采取特殊的预防措施来防止我们使用可阻塞的代码的,这需要我们自己来确保上面的情况不会发生。正如我们实际所看到的一样,对于普通网络
I/O
的例子,由于我们让
Twisted
替我们完成了异步通信,因此我们无需担心上面的事情发生。
其它也可能会产生阻塞的操作是读或写一个非
socket
文件描述符(如管道)或者是等待一个子进程完成。
如何从阻塞转换到非阻塞操作取决你具体的操作是什么,但是也有一些
Twisted APIs
会帮助你实现转换。值得注意的是,很多标准的
Python
方法没有办法转换为非阻塞方式。例如,
os.system
中的很多方法会在子进程完成前一直处于阻塞状态。这也就是它工作的方式。所以当你使用
Twisted
时,避
开
使用
os.system
。
退出
Twisted
原来我们可以使用
reactor
的
stop
方法来停止
Twisted
的
reactor
。但是一旦
reactor
停止就无法再启动了。(
Dave
的意思是,停止就退出程序了),因此只有在你想退出程序时才执行这个操作。
下面是退出代码,代码文件是
basic-twisted/countdown.py:
class Countdown(object): counter = 5 def count(self):
if self.counter == 0:
reactor.stop()
else:
print self.counter, '...'
self.counter -= 1
reactor.callLater(1, self.count) from twisted.internet import reactor reactor.callWhenRunning(Countdown().count) print 'Start!'
reactor.run()
print 'Stop!'
在这个程序中使用了
callLater
函数为
Twisted
注册了一个回调函数。
callLater
中的第二个参数是回调函数,第一个则是说明你希望在将来几秒钟时执行你的回调函数。那
Twisted
如何来在指定的时间执行我们安排好的的回调函数。由于程序并没有监听任何文件描述符,为什么它没有像前那些程序那样卡在
select
循环上?
select
函数,或者其它类似的函数,同样会接纳一个超时参数。如果在只提供一个超时参数值并且没有可供
I/O
操作的文件描述符而超时时间到时,
select
函数同样会返回。因此,如果设置一个
0
的超时参数,那么会无任何阻塞地立即检查所有的文件描述符集。
你可以将超时作为图
5
中循环等待中的一种事件来看待。并且
Twisted
使用超时事件来确保那些通过
callLater
函数注册的延时回调在指定的时间执行。或者更确切的说,在指定时间的前后会执行。如果一个回调函数执行时间过长,那么下面的延时回调函数可能会被相应的后延执行。
Twisted
的
callLater
机制并不为硬实时系统提供任何时间上的保证。
下面是上面程序的输出:
Start!
5 ...
4 ...
3 ...
2 ...
1 ...
Stop!
捕获
它,
Twisted
由于
Twisted
经常会在回调中结束调用我们的代码,因此你可能会想,如果我们的回调函数中出现异常会发生什么状况。(
Dave
的意思是说,在结束我们的回调函数后会再次回到
Twisted
代码中,若在我们的回调中发生异常,那是不是异常会跑到
Twisted
代码中,而造成不可想象的后果 )让我们来试试,在
basic-twisted/exception.py中的程序会在一个回调函数中引发一个异常,但是这不会影响下一个回调:
def falldown():
raise Exception('I fall down.') def upagain():
print 'But I get up again.'
reactor.stop() from twisted.internet import reactor reactor.callWhenRunning(falldown)
reactor.callWhenRunning(upagain) print 'Starting the reactor.'
reactor.run()
当你在命令行中运时,会有如下的输出:
Starting the reactor. Traceback (most recent call last):
... # I removed most of the traceback
exceptions.Exception: I fall down.
But I get up again.
注意
,尽管我们看到了因第一个回调函数引发异常而出现的跟踪栈,第二个回调函数依然能够执行。如果你将
reactor.stop()
注释掉的话,程序会继续运行下去。所以说,
reactor
并不会因为回调函数中出现失败(虽然它会报告异常)而停止运行。
网络服务器通常需要这种健壮的软件。它们通常不希望由于一个随机的
Bug
导致崩溃。
也并不是说当我们发现自己的程序内部有问题时,就垂头丧气。只是想说
Twisted
能够很好的从失败的回调中返回并继续执行。
请继续讲解诗歌服务器
现在,我们已经准备好利用
Twisted
来搭建我们的诗歌服务器。在第
4
部分,我们会实现我们的异步模式的诗歌服务器的
Twisted
版。