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。

最後に、

sendMessage メソッドで、メッセージをクライアントに送信します。

ここで、すべてのクライアント接続を管理するために ChatFactory クラスを定義する必要があります:

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)

上記のコードでは、Factory クラスを継承する ChatFactory クラスを定義します。このクラスはメソッドを定義します。新しい ChatProtocol インスタンスを作成するため。

__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。

最後に、

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。

ChatProtocol クラスと ChatFactory クラスを定義したので、Twisted サーバーを作成し、ChatFactory をそのファクトリーとして使用しましょう:

from twisted.internet import reactor

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

上記のコードでは、まず ChatFactory インスタンスを作成し、それを Twisted サーバーの

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。

4. Twisted チャット ルームの使用

これで、Twisted を使用して非同期マルチユーザー チャット ルームを構築することに成功しました。テストしてみましょう!まず、サーバー側の Python コードを実行する必要があります:

python chat_server.py

次に、複数のターミナル ウィンドウでクライアント側の Python コードを実行する必要があります:

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())

上記のコードでは、まずサーバー側のポート 1234 に接続する TCP を作成し、次に各クライアントの名前と送信するメッセージを送信します。このコードを複数のターミナル ウィンドウで実行すると、複数のユーザーが同時にチャット ルームに参加し、リアルタイムで相互に通信できるようになります。

概要

この記事では、Twisted フレームワークと、それ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紹介しました。この例を通じて、Twisted の強力な非同期ネットワーク プログラミング機能と、Python を使用して効率的なイベント駆動型ネットワーク アプリケーションを作成する機能を体験しました。

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