Python的Asyncore异步Socket模块及实现端口转发的例子

只有两种方式使一个程序在单处理器上实现“同时做不止一件事”。多线程编程是最简单和最流行的方式，但是有另一种很不一样的技术，可以使得我们保持多线程的几乎所有优势，却不用真正使用多线程。 如果你的程序主要是受I/O限制的，这是唯一可行的方式。如果你的程序是受处理器限制的，则先发制人的调度线程可能是你真正需要的。但是，很少网络服务器是受处理器限制的。

如果您的操作系统支持在其I / O库的 select() 系统调用（几乎所有系统都支持），那么你可以用它一次处理多个通信信道;当你的I/O在后台忙碌时处理其他工作。虽然这一策略似乎很奇怪很复杂，尤其是最开始的时候，这在很多方面比多线程编程更容易理解和控制。asyncore 模块为你解决了很多困难，使你能快速构建复杂的高性能网络服务器和客户端。对于会话应用程序和协议， asynchat 模块是非常有用的。

两个模块背后的想法就是创建一个或者多个网络 通道, 及 asyncore.dispatcher 和 asynchat.async_chat 类的实例. 如果你没有提供自己的映射的话，创建通道会把这两个实例加到由 loop() 函数使用的全局映射中。

一旦初始化通道被创建，调用 loop() 函数会激活通道服务，这会持续到最后一个通道（包括所有在异步服务中被加到映射中的通道）被关闭。
该模块文件包含一个loop()函数和一个dispatcher基类，其中loop()函数是全局函数，负责检查一个保存着dispatcher实例的dict，也被称为channel。
每一个继承dispatcher类的对象，都可以看作需要处理的socket，因此使用时我们只需定义一个继承dispatcher的类，然后重写一些方法就行，一般都是以handle_开头的方法。

端口转发的示例
如果你的程序想在同一时间做一件一上的事情，多线程是最快也最普遍的方式，但还有一个方式，在I/O流量很大的时候特别实用。如果你的操作系统支持select函数，你就可以让I/O在后台读写。这个模块听起来很复杂，但实际上有很多方式可以理解它，这个文档帮你解决了这些问题。
我感觉这个模块应该是一个以事件驱动的异步I/O，跟C++的事件选择模型类似。每当发生了读、写事件后，会交由我们重写的事件函数进行处理。
我这里有一个使用asyncore模块编写端口转发脚本，从这个脚本可以大概了解asyncore的基本使用。
在文章中，所说的客户端就是我们的电脑，服务端是转发到的地址。也就是客户端发送到这个脚本的信息，这个脚本转发到服务端上。
首先，定义一个forwarder类：

class forwarder(asyncore.dispatcher):
  def __init__(self, ip, port, remoteip,remoteport,backlog=5):
    asyncore.dispatcher.__init__(self)
    self.remoteip=remoteip
    self.remoteport=remoteport
    self.create_socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    self.set_reuse_addr()
    self.bind((ip,port))
    self.listen(backlog)

  def handle_accept(self):
    conn, addr = self.accept()
    # print '--- Connect --- '
    sender(receiver(conn),self.remoteip,self.remoteport)

这个类继承自asyncore模块的dispatcher类（它就是我们的主要的类，其中包括了一些之后要重载的函数），构造函数获得5个参数，第1、2个参数是脚本监听的本地IP和端口，第3、4个参数是服务端的IP和端口。第5个参数是listen函数的参数，等待队列最大长度。
如何使用这个类，只需要如下新建一个对象，把相应IP和端口传入，再进入loop即可：

forwarder(options.local_ip,options.local_port,options.remote_ip,options.remote_port)
asyncore.loop()

进入loop后相当于开启了一个守护线程，在后台一直运行着，等待socket事件的发生。
因为我们这个脚本是端口转发工具，所以实际上运行的过程是：客户端连接这个脚本的端口，让后发送给这个端口的数据脚本自动转发到服务端地址和端口。所以，首先接收到的应该是连接消息（accept事件）。
那么，当accept事件发生后，就进入了handle_accept函数中。所以我们看到，handle_accept函数实际上就是调用了accept函数接收了客户端连接对象和地址。获得了之后又新建了一个sender类对象，这个对象定义如下：

class sender(asyncore.dispatcher):
  def __init__(self, receiver, remoteaddr,remoteport):
    asyncore.dispatcher.__init__(self)
    self.receiver=receiver
    receiver.sender=self
    self.create_socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    self.connect((remoteaddr, remoteport))

  def handle_connect(self):
    pass

  def handle_read(self):
    read = self.recv(4096)
    # print ' %04i'%sent
    self.receiver.from_remote_buffer = self.receiver.from_remote_buffer[sent:]

  def handle_close(self):
    self.close()
    self.receiver.close()

这个类也是继承自asyncore.dispatcher，它的构造函数接收3个参数，分别是recv对象（这个之后说到），远端地址，对应端口。
函数中又新建了一个socket，这个socket就是和服务端端口通信的socket，然后调用connect连接这个端口。
之后其实也是进入了一个等待消息的过程，因为我们发送了一个connect，所以下一次接收到的消息应该是connect，而handle_connect是一个pass掉的函数。没有执行任何内容。
在连接完成后，我们就相当于建立好了一个端口转发的通道。当客户端向这个脚本监听的端口发送数据包时，它就会自动转发到服务端端口上。服务端端口返回的数据包，会自动转发到客户端上。
回到构造函数的第1个参数，我们在forwarder类函数中可以看到，传入的是一个receiver(conn)对象，receiver也是一个类，我们来看看这个类的定义：

class receiver(asyncore.dispatcher):
  def __init__(self,conn):
    asyncore.dispatcher.__init__(self,conn)
    self.from_remote_buffer=''
    self.to_remote_buffer=''
    self.sender=None

  def handle_connect(self):
    pass

  def handle_read(self):
    read = self.recv(4096)
    # print '%04i -->'%len(read)
    self.from_remote_buffer += read

  def writable(self):
    return (len(self.to_remote_buffer) > 0)

  def handle_write(self):
    sent = self.send(self.to_remote_buffer)
    # print '%04i <--'%sent
    self.to_remote_buffer = self.to_remote_buffer[sent:]

  def handle_close(self):
    self.close()
    if self.sender:
      self.sender.close()

它也是继承了asyncore.dispatcher，构造函数只接收一个参数，就是connect的返回值，一个连接对象。
实际上这个对象它就是监听、处理与客户端的通信，而之前说的sender对象是监听、处理与服务端的通信。

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