Python サーバー プログラミング: Twisted を使用した非同期マルチユーザー チャット ルームの構築

Python サーバー プログラミング: Twisted を使用して非同期マルチユーザー チャット ルームを構築する

現代のコンピューター サイエンスにおいて、ネットワーク アプリケーションはその最も重要な部分の 1 つになっています。サーバー側プログラミングは、これらのネットワーク アプリケーションに不可欠な部分です。 Python は高級プログラミング言語として、非常に強力なサーバー側プログラミング機能を備えています。 Twisted は、Python を使用して効率的なイベント駆動型のネットワーク アプリケーションを作成できる非同期ネットワーク フレームワークです。この記事では、Twisted を使用して非同期マルチユーザー チャット ルームを構築する方法を検討します。

1.ツイストとは何ですか?

Twisted は、イベントベースの Web アプリケーションとクライアントを作成するための Python フレームワークです。これは、Web サーバー、チャット プログラム、メール サーバーなどの大規模で同時実行性の高いネットワーク アプリケーションを作成するのに非常に適した非同期ネットワーク フレームワークです。

2. Twisted チャット ルームのアーキテクチャ

まず、Twisted チャット ルームのアーキテクチャを見てみましょう:

• Twisted サーバーは TCP ポートをリッスンします。そしてクライアントが接続するのを待ちます。
• クライアントが正常に接続すると、サーバーは新しい ChatProtocol インスタンスを作成します。
• 各 ChatProtocol インスタンスはクライアント接続を表し、クライアントのすべての入出力を処理します。
• ChatProtocol インスタンスは新しいメッセージを受信すると、そのメッセージを他のすべてのクライアントに転送します。

3. Twisted チャット ルームの実装

次に、Twisted を使用してチャット ルームを実装してみましょう。まず、Twisted ライブラリをインストールする必要があります:

pip install twisted

次に、すべての接続とメッセージを処理するために ChatProtocol クラスを定義する必要があります:

from twisted.internet.protocol import Protocol

class ChatProtocol(Protocol):

    def __init__(self, factory):
        self.factory = factory
        self.name = None

    def connectionMade(self):
        self.factory.clients.add(self)
        self.factory.notifyAllClients("New user connected.")

    def connectionLost(self, reason):
        self.factory.clients.remove(self)
        self.factory.notifyAllClients("User disconnected.")

    def dataReceived(self, data):
        message = data.decode().rstrip()
        
        if self.name is None:
            self.name = message
            self.factory.notifyAllClients("{} joined the room.".format(self.name))
        else:
            self.factory.notifyAllClients("{}: {}".format(self.name, message))

    def sendMessage(self, message):
        self.transport.write(message.encode())

上記のコードでは、ChatProtocol クラスを定義します。 Protocol クラスから継承するこのクラスは、接続とメッセージを処理するためのメソッドを定義します。

__init__ メソッドでは、変数 factory と name を初期化します。 factory はすべてのクライアント接続を管理するために使用されるファクトリ クラスで、name はクライアントの名前を表します。クライアントが正常に接続すると、name は になります。なし＃＃＃。

connectionMade メソッドでは、新しいクライアント接続を追加し、他のすべてのクライアントに通知メッセージを送信します。

connectionLost メソッドでは、切断されたクライアントを削除し、他のすべてのクライアントに通知メッセージを送信します。

dataReceived メソッドでは、受信したメッセージを処理します。クライアントの名前が None の場合、このメッセージをクライアントの名前に設定し、他のすべてのクライアントに通知メッセージを送信します。それ以外の場合、このメッセージは他のすべてのクライアントに送信されます。

sendMessage メソッドで、メッセージをクライアントに送信します。

from twisted.internet.protocol import Factory

class ChatFactory(Factory):

    def __init__(self):
        self.clients = set()

    def buildProtocol(self, addr):
        return ChatProtocol(self)

    def notifyAllClients(self, message):
        for client in self.clients:
            client.sendMessage(message)

__init__ メソッドでは、すべてのクライアント接続を保存するために使用される変数 clients を初期化します。

buildProtocol メソッドで、新しい ChatProtocol インスタンスを作成し、それに self を渡します。

notifyAllClients メソッドで、すべてのクライアントにメッセージを送信します。

from twisted.internet import reactor

factory = ChatFactory()
reactor.listenTCP(1234, factory)
reactor.run()

listenTCP メソッドに渡します。このメソッドは、サーバーが TCP ポート 1234 上のすべての接続をリッスンすることを示します。最後に、Twisted サーバーを起動して、接続の待機とメッセージの処理を開始します。

python chat_server.py

import socket

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect(("localhost", 1234))

sock.sendall("Alice
".encode())
sock.sendall("Hello!
".encode())

sock.sendall("Bob
".encode())
sock.sendall("Hi there!
".encode())

sock.sendall("Charlie
".encode())
sock.sendall("How are you guys?
".encode())

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