應用Python快速實現系統原型

應用Python快速實現系統原型

 

[摘要] 快速原型是在開發真實系統之前，構造一個原型，在該原型的基礎上，逐漸完成整個系統的開發工作。Python非常便於使用，並且支援Windows/Mac/Unix/Linux/Solaris多作業系統平台，可以協助開發人員在這些平台上更迅速地完成任務。同時Python擁有一個強大的基本類庫和數量眾多的第三方擴充庫，所以它的應用範圍也比較廣泛。文章舉例說明，如何應用Python快速實現一個非同步多線程的前置機系統。

 

[關鍵詞] 動態程式設計語言  快速原型開發 前置機 類比系統

 

一、系統背景

在開發跨平台業務系統的時候，為了確保後台伺服器的資料安全，用戶端通常是與交易前置機通訊，發送交易請求，交易前置機接收交易請求，然後與後台伺服器互動，從後台獲得該交易的返回資料後，再按照交易報文的格式返回給用戶端。

交易前置機所使用的作業系統情況較複雜，一般要根據客戶單位的具體情況，有些採用Windows系統，有些採用Unix/Linux或者Solaris系統。但在去客戶單位進行項目實施之前，開發人員需要在開發過程中隨時進行用戶端交易的調試工作，這就需要有個類比交易前置機的系統，在調試過程中能非常方便的修改交易報文的定義，類比後台返回的交易報文。在某些系統的開發中，這個類比系統就可以作為一個完整系統的原型，開發系統的過程，就是在此原型基礎上，逐漸完善交易類型與交易返回資料，最後完成整個系統的開發。

類比系統的開發可以用多種方法來實現，而動態語言Python便於使用、類庫豐富、修改方便。本文要闡述的是利用Python來進行類比系統的開發，快速實現交易前置機最常用的功能：接收交易請求、組織返回資料、發送返回資料。

 

二、  Python的異步（非阻塞）通訊

asyncore庫是python的一個標準庫，它是一個非同步socket的封裝。我們在進行網路通訊的時候可以直接使用socket等底層的庫，但是asyncore使得我們可以更加方便的進行網路通訊，避免直接使用socket，select，poll等工具時需要面對的複雜處理。

asyncore庫很簡單，只包含了一個loop()函數和一個dispatcher基類。每一個從dispatcher繼承的類的對象，都可以看作我們需要處理的一個socket,可以是TCP串連或者UDP。

asyncore庫使用容易，我們只需要定義一個類，它繼承dispatcher，然後我們重寫（覆蓋）一些方法就可以了。我們需要重寫的方法一般都以handle_打頭的。

loop()函數負責檢測一個字典，字典中儲存dispatcher的執行個體，這個字典被稱為channel。每次建立一個dispatcher對象，都會把自己加入到一個預設的字典裡面去。當對象被加入到channel中的時候，socket的行為都已經被定義好，程式只需要調用loop()，非同步多線程通訊功能就準備好了。

 

三、  專註於業務處理

在我們的類比系統中，由於需要同時為多個用戶端服務，定義了一個主通訊服務類，繼承自asyncore.dispatcher類，重寫該類的handle_accept方法，從這裡獲得用戶端的串連，向控制台輸出用戶端IP與連接埠資訊，並轉寄給處理線程類。

處理線程類繼承自asyncore.dispatcher_with_send，此類可以接收和發送資料，只需要重寫handle_read方法即可。

這樣，一個非同步多線程的交易類比系統就可以運行了。

每當用戶端有資料發送過來，就會觸發handle_read方法。在此方法中，可以對交易資料進行合法性判斷、提取交易類別、提取交易資料、組織交易返回資料、發送資料到用戶端，通過這一系列的處理，一個交易的完整過程就完成了。

在這裡，通過對交易類別的判斷，可以很容易的增加新的交易。

 

四、  代碼摘要

1．匯入庫檔案

import asyncore import socketimport sys

2．主通訊服務類

    類初始化時，建立socket串連，綁定在指定的連接埠上，並且可以設定最大的並發串連數，此處預設為10，最多可以同時為10個用戶端服務。

    當用戶端呼叫過來後，觸發handle_accept方法，這裡輸出用戶端IP地址和連接埠資訊，啟動處理線程類SecondaryServerSocket。

    用戶端中斷連線時，觸發handle_colse方法，此方法也調用asyncore.dispatcher類的close方法，做一些善後處理工作。

class MainServerSocket(asyncore.dispatcher):def __init__(self, port):asyncore.dispatcher.__init__(self)self.create_socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)self.bind(('',port))#可以通過設定檔來設定最大串連數，目前是10個串連self.listen(10)      #最大可以同時為N個用戶端服務def handle_accept(self):newSocket, address = self.accept( )print( "新的串連，來自{}".format(address) )SecondaryServerSocket(newSocket)def handle_close(self):asyncore.dispatcher.close(self)

 3．處理線程類

    此類繼承自asyncore.dispatcher_with_send，當用戶端發送交易報文過來時，觸發handle_read方法。

    在handle_read方法中，根據具體的通訊協議，分析交易報文，然後針對不同的交易類型，分別進行處理。最後，處理好的交易報文，下發給對應的用戶端。

 

class SecondaryServerSocket(asyncore.dispatcher_with_send):def handle_read(self):receivedHead = self.recv(4)if receivedHead:if (len(receivedHead)==4) and (receivedHead.isdigit() ):print( "報文頭接收成功，報文長度：{}...".format(receivedHead) )receivedData = self.recv(int(receivedHead))print( "指定長度報文內容接收成功..." )#----------------------#0.特殊交易處理：伺服器退出#----------------------if ( len(receivedData)==4 ) and ( receivedData.lower().endswith("exit") ) :self.close()print( "接收到退出命令，伺服器退出！" )try:asyncore.close_all()returnexcept:sys.exit(0)return#----------------------#...正常交易的處理#----------------------。。。else:self.close()print( "接收到非法報文頭！" )for x in range(len(receivedHead)):print hex(ord(receivedHead[x])) , " ",print()else: self.close( )def handle_close(self):print( "中斷連線，來自{}.".format( self.getpeername( ) ) )

4．主程式入口

    程式從這裡啟動，首先列印程式協助資訊，然後在指定的偵聽連接埠上，啟動主通訊服務線程。

 

if __name__ == "__main__" :print __doc__MainServerSocket(3555)print( "伺服器開始偵聽..." )asyncore.loop( )

[參考資料]

1、《Python入門指南》Release2.5b2，作者：Guido van Rossum，2006.07.11，Python中國使用者論壇集體翻譯。

2、《Python核心編程》第二版，作者：(美)丘恩(Chun,W.J.)，翻譯：宋吉廣，2008.07，北京：人民郵電出版社。

3、《深入Python :Dive Into Python中文版》5.4b，作者：MarkPilgrim， Python中國使用者論壇集體翻譯，Updated 審校 (5.4b)：2007 年6 月—9 月