python如何使用socket实现TCP协议长连接框架

这篇文章主要介绍了python如何使用socket实现TCP协议长连接框架，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。

分析多了协议就会发现，很多的应用，特别是游戏类和IM类应用，它们的协议会使用长连接的方式，来保持客户端与服务器的联系，这些长连接，通常是TCP承载的。

如果我们要模拟这个客户端的行为，根据不同应用服务器的实现情况，有些长连接不是必须的，但有些长连接，就必须去实现它。例如最近分析的某应用，虽然它主要使用HTTP协议进行交互，但它在TCP长连接中传输了一些必须的信息，如果不实现长连接，就会有很多信息无法处理。

在python中，很容易实现HTTP协议，当然，也容易实现TCP协议，它的TCP实现，使用socket库就可以了，只是需要注意，TCP长连接中通常传输的是十六进制数据，协议非标准的，需要自行根据协议分析结果来封装数据格式。

这里以一个使用到TCP长连接的协议为样例，来给出协议的TCP长连接框架，大家有需要可以参考实现，当然，代码也是从样例中摘出来的，并不是完整的。

TCP长连接框架，首先是外部的包装，初始化一些参数，例如长连接使用到的ip端口及socket套接字等：

self.longip='im.langren001.com'        self.longport= 6656        self.threadLock = threading.Lock()        self.sockmain = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM);        self.longlinktcpstart2()        tlonglink = threading.Thread(target=lrsuser.longlinktcpth3,name='mainlink_'+ self.playinfo['uid'], args=(self,))        tlonglink.start()        self.threadinfo.append(tlonglink)

这个里面调用了两个函数，一个是longlinktcpstart2函数，作用是建立socket连接，并对一些连接建立初始时的交互进行实现，另一个是longlinktcpth3函数，是一个线程，实现对连接内的数据进行收发处理。一般来说，这两个可以在一起实现，但为了方便socket异常断开的处理，分成了两个函数。

 longlinktcpstart2的实现如下：

def longlinktcpstart2(self):        server_address = (self.longip, int(self.longport))        self.savelogs('longlinktcpstart2', 'Connecting to %s:%d.' % server_address)        self.sockmain.connect(server_address)        self.databuf = b''        message = genbaseinfo.genalive()        self.sockmain.sendall(message)        message = genbaseinfo.genfirstdata()        if len(message)==0:            self.savelogs('longlinktcpstart2', 'genfirstdata error ')            return False        self.sockmain.sendall(message)        self.longlinkcnt=2        cnt = 0        while (cnt < 2):            try:                buf = self.sockmain.recv(2048)                sz = len(buf)                self.savelogs('longlinktcpstart2', "recv data len "+str(sz) )                if sz > 0:                    self.databuf +=buf                    self.dealdatabuf()                    if cnt == 0:                        alivemsg =  genbaseinfo.genalive()                        self.sockmain.sendall(alivemsg)                        self.savelogs('longlinktcpstart2', "sendalive")                        regtime=int(round(time.time() * 1000))-random.randint(14400000,25200000)                        regtime=regtime*1000                        pcode = self.versionstr + '.0'                        message =  genbaseinfo.genseconddata()                        if len(message) == 0:                            self.savelogs('longlinktcpstart2', 'genseconddata error ')                            return False                        self.sockmain.sendall(message)                        self.longlinkcnt = self.longlinkcnt + 1                    elif cnt == 1:                        pcode = self.versionstr + '.0'                        message =  genbaseinfo.genotherdata()                        if len(message) == 0:                            self.savelogs('longlinktcpstart2', 'genthirddata error ')                            return False                        self.sockmain.sendall(message)                        self.longlinkcnt = self.longlinkcnt + 1                    cnt = cnt + 1                else:                    self.savelogs('longlinktcpstart2', 'recv data alive')            except:  # socket.error                self.savelogs('longlinktcpstart2', 'socket error,do connect fail')                return False          return True

这里面的genbaseinfo 相关的函数可以忽略，是用来生成发送的消息数据的实现，用自己的函数去替换即可。dealdatabuf函数是用来处理收到的消息数据实现，这两个都要根据具体的协议分析情况去实现，注意，生成的用来发送的数据和接收到的需要处理的数据，都需要按十六进制处理，这里不做详述。

线程longlinktcpth3是一个循环，协议不退出，循环不结束，实现如下：

def longlinktcpth3(self):        tmalive = 0;        r_inputs = set()        r_inputs.add(self.sockmain)        w_inputs = set()        w_inputs.add(self.sockmain)        e_inputs = set()        e_inputs.add(self.sockmain)        tm=int(round(time.time()))        self.savelogs('longlinktcpth3', 'enter' )        while (self.quitflag==0):            try:                r_list, w_list, e_list = select.select(r_inputs, w_inputs, e_inputs, 1)                for event in r_list:                    try:                        buf = event.recv(2048)                        sz = len(buf)                        self.savelogs('longlinktcpth3', "loop recv data len:"+ str(sz) )                        if sz > 0:                            self.databuf += buf                            self.dealdatabuf()                            alivemsg = genbaseinfo.genalive()                            self.sockmain.sendall(alivemsg)                            self.savelogs('longlinktcpth3', "sendalive")                        else:                            self.savelogs('longlinktcpth3', "远程断开连接,do reconnect")                            r_inputs.clear()                            time.sleep(3)                            self.sockmain = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)                            self.longlinktcpstart2()                            r_inputs = set()                            r_inputs.add(self.sockmain)                            w_inputs = set()                            w_inputs.add(self.sockmain)                            e_inputs = set()                            e_inputs.add(self.sockmain)                    except Exception as e:                        self.savelogs('longlinktcpth3', str(e))                self.threadLock.acquire()                if (len(self.msglist) > 0):                    msg = self.msglist.pop(0)                    self.threadLock.release()                    self.sockmain.sendall(msg)                    self.savelogs('longlinktcpth3',"send a msg")                else:                    self.threadLock.release()                tmnow=int(round(time.time()))                if tmnow-tm>30:                      message = genbaseinfo.genotherdata()                    if len(message) == 0:                        self.savelogs('longlinktcpth3', 'genalivedata error ')                        return False                    self.sockmain.sendall(message)                    self.savelogs('longlinktcpth3', "send alivemsg"+str(self.longlinkcnt))                    self.longlinkcnt = self.longlinkcnt + 1 #这个要一条连接统一，不能乱，回头加锁                    tm=tmnow                if len(w_list) > 0:  # 产生了可写的事件，即连接完成                    self.savelogs('longlinktcpth3',str(w_list))                    w_inputs.clear()  # 当连接完成之后，清除掉完成连接的socket                  if len(e_list) > 0:  # 产生了错误的事件，即连接错误                    self.savelogs('longlinktcpth3', str(e_list))                    e_inputs.clear()  # 当连接有错误发生时，清除掉发生错误的socket            except OSError as e:                self.savelogs('longlinktcpth3', 'socket error,do reconnect')                time.sleep(3)                self.sockmain = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)                self.longlinktcpstart2()                r_inputs = set()                r_inputs.add(self.sockmain)                w_inputs = set()                w_inputs.add(self.sockmain)                e_inputs = set()                e_inputs.add(self.sockmain)                        self.savelogs('longlinktcpth3', 'leave')

由于这个代码主要是在windows上使用，因此，longlinktcpth3线程采用了select来实现，而没有使用epoll。在循环中，对异常进行了处理，如果发生异常，连接被断开，则调用longlinktcpstart2重新连接，而不退出循环，其余的和longlinktcpstart2里面一致。

由于TCP连接是流的概念，因此，需要对数据进行缓存拼接，这就是上面代码中databuf的作用，防止每次收到的数据不完整或者太多，方便后续的处理，这才是一个合格的码农的信仰的自我升华。

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