python select 詳解

Python中的select模塊為異步I/O提供了高級的交互功能，它是一個標準的UNIX系統調用，可以監控文件描述符（socket、文件句柄等），等待某個或某些文件描述符的狀態發生變化，從而進行下一步的操作。使用select模塊可以實現異步網絡編程，提高網絡請求的響應速度。

一、select的基本用法

使用select的主要步驟為：創建讀、寫、異常三個列表，將需要監聽的文件描述符添加到這三個列表中，然後調用select函數開始監聽，如果有文件描述符的狀態發生變化了，select將返回給用戶。

    import select
    import socket

    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    s.bind(('127.0.0.1', 8000))
    s.listen(5)

    inputs = [s]
    outputs = []
    while True:
        rs, ws, es = select.select(inputs, outputs, inputs)
        for r in rs:
            if r == s:
                client, address = s.accept()
                inputs.append(client)
            else:
                data = r.recv(1024)
                if data:
                    outputs.append(r)
                    r.send(data)
                else:
                    inputs.remove(r)
                    r.close()
        for w in ws:
            outputs.remove(w)

        for e in es:
            if e in inputs:
                inputs.remove(e)
            if e in outputs:
                outputs.remove(e)

            e.close()

在上面的代碼中，首先創建了一個Server端的Socket，並設置其監聽IP地址和端口號。接着將Server端的監聽Socket加入到inputs列表中。循環調用select函數開始監聽inputs列表中的Socket，如果有客戶端請求連接，將客戶端連接Socket加入到inputs列表中。如果有客戶端Socket發來數據，將其放入到outputs列表中，然後向客戶端Socket發送相同的數據。如果客戶端Socket關閉連接，將其從inputs列表中移除。

二、select的高級用法

使用select模塊不僅可以實現異步I/O操作，還可以使用它實現多路復用I/O來更高效地處理大量數據。通過將socket描述符放入待檢測列表，輪詢方法檢查socket的傳輸狀態，有數據傳輸時馬上進行處理。

如果在一個進程中同時要處理多個網絡連接，使用多線程或多進程會導致系統資源耗用過高。使用select模塊可以有效地處理大量I/O操作，而不會耗費太多系統資源。

下面是一個更高級的例子：

    import select
    import socket
    import sys

    server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    server_address = ('localhost', 10000)
    server.bind(server_address)
    server.listen(5)
    inputs = [server]

    while True:
        readable, writable, exceptional = select.select(inputs, [], inputs)
        for s in readable:
            if s is server:
                connection, client_address = s.accept()
                connection.setblocking(0)
                inputs.append(connection)
            else:
                data = s.recv(1024)
                if data:
                    s.sendall(data)
                else:
                    inputs.remove(s)
                    s.close()
        for s in exceptional:
            inputs.remove(s)
            s.close()

上面的例子中，使用了select.select方法來輪訓監聽inputs列表中的socket，將準備好的Socket添加到readable列表中，將異常情況下的Socket添加到exceptional列表中。遍歷readable列表中所有的Socket，並對其進行讀取或寫入。如果一個Socket在讀取時發生異常，將把它從inputs列表中移除。

三、select的優缺點

使用select模塊可以實現異步I/O操作，提高網絡請求的響應速度。同時，使用select模塊可以處理大量I/O操作而不會耗費太多系統資源。

但select模塊也有一些缺點，其中一個是它對於監聽的socket上限有一定的限制（一般不超過1024個）。這意味着，如果你有非常多的socket需要同時監聽，可能會遇到一些麻煩。

此外，如果同時監聽的socket數量過多，select將不得不遍歷和搜索整個socket列表。這將降低select的效率，導致網絡請求的響應速度降低。

總結

在Python中，select是一個重要的模塊，可以用於異步I/O操作和多路復用I/O操作，提高網絡服務的響應速度。使用select模塊需要注意Socket的數量限制和效率問題，避免影響網絡服務的質量。