剖析Python的Twisted框架的核心特性(twist python)

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一. reactortwisted的核心是reactor，而提到reactor不可避免的是同步/异步，阻塞/非阻塞，在Dave的第一章概念性介绍中，对同步/异步的界限有点模糊，关于同步/异步，阻塞/非阻塞可参见知乎讨论。而关于proactor(主动器)和reactor(反应堆)，这里有一篇推荐博客有比较详细的介绍。就reactor模式的网络IO而言，应该是同步IO而不是异步IO。而Dave第一章中提到的异步，核心在于：显式地放弃对任务的控制权而不是被操作系统随机地停止，程序员必须将任务组织成序列来交替的小步完成。因此，若其中一个任务用到另外一个任务的输出，则依赖的任务（即接收输出的任务）需要被设计成为要接收系列比特或分片而不是一下全部接收。显式主动地放弃任务的控制权有点类似协程的思考方式，reactor可看作协程的调度器。reactor是一个事件循环，我们可以向reactor注册自己感兴趣的事件(如套接字可读/可写)和处理器(如执行读写操作)，reactor会在事件发生时回调我们的处理器，处理器执行完成之后，相当于协程挂起(yield)，回到reactor的事件循环中，等待下一个事件来临并回调。reactor本身有一个同步事件多路分解器(Synchronous Event Demultiplexer)，可用select/epoll等机制实现，当然twisted reactor的事件触发不一定是基于IO，也可以由定时器等其它机制触发。twisted的reactor无需我们主动注册事件和回调函数，而是通过多态(继承特定类，并实现所关心的事件接口，然后传给twisted reactor)来实现。关于twisted的reactor，有几个需要注意的地方：twisted.internet.reactor是单例模式，每个程序只能有一个reactor；尽量在reactor回调函数尽快完成操作，不要执行阻塞任务，reactor本质是单线程，用户回调代码与twisted代码运行在同一个上下文，某个回调函数中阻塞，会导致reactor整个事件循环阻塞；reactor会一直运行，除非通过reactor.stop()显示停止它，但一般调用reactor.stop()，也就意味着应用程序结束；

二. twisted简单使用twisted的本质是reactor，我们可以使用twisted的底层API(避开twisted便利的高层抽象)来使用reactor:

示例一可以很清晰的看到twisted的reactor本质：添加监听描述符，监听可读/可写事件，当事件来临时回调函数，回调完成之后继续监听事件。需要注意：套接字为非阻塞，如果为阻塞则失去了reactor的意义我们通过继承IReadDescriptor来提供reactor所需要的接口通过reactor.addReader将套接字类加入reactor的监听对象中main.CONNECTION_LOST是twisted预定义的值，通过这些值它我们可以一定程度控制下一步回调(类似于模拟一个事件)但是上面的MySocket类不够好，主要有以下缺点：需要我们自己去读取数据，而不是框架帮我们读好，并处理异常网络IO和数据处理混为一块，没有剥离开来

三. twisted抽象twisted在reactor的基础上，建立了更高的抽象，对一个网络连接而言，twisted建立了如下三个概念:Transports：网络连接层，仅负责网络连接和读/写字节数据Protocols： 协议层，服务业务相关的网络协议，将字节流转换成应用所需数据Protocol Factories：协议工厂，负责创建Protocols，每个网络连接都有一个Protocols对象(因为要保存协议解析状态)twisted的这些概念和erlang中的ranch网络框架很像，ranch框架也抽象了Transports和Protocols概念，在有新的网络连接时，ranch自动创建Transports和Protocols，其中Protocols由用户在启动ranch时传入，是一个实现了ranch_protocol behaviour的模块，Protocols初始化时，会收到该连接对应的Transports，如此我们可以在Protocols中处理字节流数据，按照我们的协议解析并处理数据。同时可通过Transports来发送数据(ranch已经帮你读取了字节流数据了)。和ranch类似，twisted也会在新连接到达时创建Protocols并且将Transport传入，twisted会帮我们读取字节流数据，我们只需在dataReceived(self, data)接口中处理字节流数据即可。此时的twisted在网络IO上可以算是真正的异步了，它帮我们处理了网络IO和可能遇到的异常，并且将网络IO和数据处理剥离开来，抽象为Transports和Protocols，提高了程序的清晰性和健壮性。

示例二要比示例一要简单清晰很多，因为它无需处理网络IO，并且逻辑上更为清晰，实际上ClientFactory和Protocol提供了更多的接口用于实现更灵活强大的逻辑控制，具体的接口可参见twisted源代码。

四. twisted Deferredtwisted Deferred对象用于解决这样的问题：有时候我们需要在ProtocolsFactory中嵌入自己的回调，以便Protocols中发生某个事件(如所有Protocols都处理完成)时，回调我们指定的函数(如TaskFinished)。如果我们自己来实现回调，需要处理几个问题:如何区分回调的正确返回和错误返回&#;(我们在使用异步调用时，要尤其注意错误返回的重要性)如果我们的正确返回和错误返回都需要执行一个公共函数(如关闭连接)呢&#;如果保证该回调只被调用一次&#;Deferred对象便用于解决这种问题，它提供两个回调链，分别对应于正确返回和错误返回，在正确返回或错误返回时，它会依次调用对应链中的函数，并且保证回调的唯一性。

twisted的defer是异步的一种变现方式，可以这么理解，他和thread的区别是，他是基于时间event的。有了deferred，即可对任务的执行进行管理控制。防止程序的运行，由于等待某项任务的完成而陷入阻塞停滞，提高整体运行的效率。Deferred能帮助你编写异步代码，但并不是为自动生成异步或无阻塞的代码！要想将一个同步函数编程异步函数，必须在函数中返回Deferred并正确注册回调。

五.综合示例

下面的例子，你们自己跑跑，我上面说的都是一些个零散的例子，大家对照下面完整的，走一遍。 twisted理解其实却是有点麻烦，大家只要知道他是基于事件的后，慢慢理解就行了。

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