"socketserver" --- A framework for network servers
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**Código-fonte:** Lib/socketserver.py

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O módulo "socketserver" simplifica a tarefa de escrever servidores de
rede.

Existem quatro classes básicas de servidores concretos:

class socketserver.TCPServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)

   Isso usa o protocolo TCP da internet, que fornece fluxos contínuos
   de dados entre o cliente e o servidor. Se *bind_and_activate* for
   true, o construtor tenta automaticamente invocar "server_bind()" e
   "server_activate()". Os outros parâmetros são passados para a
   classe base "BaseServer".

class socketserver.UDPServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)

   Isso usa datagramas, que são pacotes discretos de informações que
   podem chegar fora de ordem ou ser perdidos durante o trânsito. Os
   parâmetros são os mesmos de "TCPServer".

class socketserver.UnixStreamServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)
class socketserver.UnixDatagramServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)

   Essas classes usadas com menos frequência são semelhantes às
   classes TCP e UDP, mas usam soquetes de domínio Unix; elas não
   estão disponíveis em plataformas não Unix. Os parâmetros são os
   mesmos de "TCPServer".

Essas quatro classes processam solicitações *synchronously*; cada
solicitação deve ser concluída antes que a próxima solicitação possa
ser iniciada. Isso não é adequado se cada solicitação demorar muito
para ser concluída, porque exige muita computação ou porque retorna
muitos dados que o cliente demora a processar. A solução é criar um
processo ou thread separado para lidar com cada solicitação; as
classes misturadas "ForkingMixIn" e "ThreadingMixIn" podem ser usadas
para oferecer suporte ao comportamento assíncrono.

Criar um servidor requer várias etapas. Primeiro, você deve criar uma
classe de manipulador de solicitação estendendo a classe
"BaseRequestHandler" e substituindo seu método "handle()"; esse método
processará as solicitações recebidas. Segundo, você deve instanciar
uma das classes de servidor, passando a ela o endereço do servidor e a
classe de manipulador de solicitação. É recomendável usar o servidor
em uma instrução "with". Em seguida, chame o método "handle_request()"
ou "serve_forever()" do objeto do servidor para processar uma ou
muitas solicitações. Finalmente, chame "server_close()" para fechar o
soquete (a menos que você tenha usado uma instrução "with").

Ao herdar de "ThreadingMixIn" para comportamento de conexão em
threads, você deve declarar explicitamente como quer que suas threads
se comportem em um desligamento abrupto. A classe "ThreadingMixIn"
define um atributo *daemon_threads*, que indica se o servidor deve ou
não esperar pelo término da thread. Você deve definir o sinalizador
explicitamente se quiser que as threads se comportem de forma
autônoma; o padrão é "False", o que significa que o Python não sairá
até que todas as threads criadas por "ThreadingMixIn" tenham sido
encerradas.

As classes de servidor têm os mesmos métodos e atributos externos, não
importa qual protocolo de rede eles usam.


Notas sobre criação do servidor
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Existem cinco classes em um diagrama de herança, quatro das quais
representam servidores síncronos de quatro tipos:

   +------------+
   | BaseServer |
   +------------+
         |
         v
   +-----------+        +------------------+
   | TCPServer |------->| UnixStreamServer |
   +-----------+        +------------------+
         |
         v
   +-----------+        +--------------------+
   | UDPServer |------->| UnixDatagramServer |
   +-----------+        +--------------------+

Observe que "UnixDatagramServer" deriva de "UDPServer", não de
"UnixStreamServer" --- a única diferença entre um IP e um servidor
Unix é a família de endereços.

class socketserver.ForkingMixIn
class socketserver.ThreadingMixIn

   Versões de fork e threads de cada tipo de servidor podem ser
   criadas usando essas classes mix-in. Por exemplo,
   "ThreadingUDPServer" é criado da seguinte forma:

      class ThreadingUDPServer(ThreadingMixIn, UDPServer):
          pass

   A classe mix-in vem primeiro, pois ela substitui um método definido
   em "UDPServer". Definir os vários atributos também altera o
   comportamento do mecanismo de servidor subjacente.

   "ForkingMixIn" e as classes Forking mencionadas abaixo estão
   disponíveis apenas em plataformas POSIX que oferecem suporte a
   "fork()".

   "socketserver.ForkingMixIn.server_close()" waits until all child
   processes complete, except if
   "socketserver.ForkingMixIn.block_on_close" attribute is false.

   "socketserver.ThreadingMixIn.server_close()" waits until all non-
   daemon threads complete, except if
   "socketserver.ThreadingMixIn.block_on_close" attribute is false.
   Use daemonic threads by setting "ThreadingMixIn.daemon_threads" to
   "True" to not wait until threads complete.

   Alterado na versão 3.7: "socketserver.ForkingMixIn.server_close()"
   and "socketserver.ThreadingMixIn.server_close()" now waits until
   all child processes and non-daemonic threads complete. Add a new
   "socketserver.ForkingMixIn.block_on_close" class attribute to opt-
   in for the pre-3.7 behaviour.

class socketserver.ForkingTCPServer
class socketserver.ForkingUDPServer
class socketserver.ThreadingTCPServer
class socketserver.ThreadingUDPServer

   Essas classes são predefinidas usando as classes mix-in.

Para implementar um serviço, você deve derivar uma classe de
"BaseRequestHandler" e redefinir seu método "handle()". Você pode
então executar várias versões do serviço combinando uma das classes de
servidor com sua classe de manipulador de solicitação. A classe de
manipulador de solicitação deve ser diferente para serviços de
datagrama ou fluxo. Isso pode ser ocultado usando as subclasses de
manipulador "StreamRequestHandler" ou "DatagramRequestHandler".

Claro, você ainda tem que usar sua cabeça! Por exemplo, não faz
sentido usar um servidor de Forking se o serviço contém estado na
memória que pode ser modificado por diferentes solicitações, já que as
modificações no processo filho nunca atingiriam o estado inicial
mantido no processo pai e passado para cada filho. Neste caso, você
pode usar um servidor de Threading, mas provavelmente terá que usar
travas para proteger a integridade dos dados compartilhados.

Por outro lado, se você estiver construindo um servidor HTTP onde
todos os dados são armazenados externamente (por exemplo, no sistema
de arquivos), uma classe síncrona essencialmente tornará o serviço
"surdo" enquanto uma solicitação estiver sendo manipulada -- o que
pode ser por um tempo muito longo se um cliente for lento para receber
todos os dados que solicitou. Aqui, um servidor de Threading ou
Forking é apropriado.

Em alguns casos, pode ser apropriado processar parte de uma
solicitação de forma síncrona, mas terminar o processamento em um
filho bifurcado dependendo dos dados da solicitação. Isso pode ser
implementado usando um servidor síncrono e fazendo uma bifurcação
explícita no método da classe do manipulador de solicitações
"handle()".

Another approach to handling multiple simultaneous requests in an
environment that supports neither threads nor "fork()" (or where these
are too expensive or inappropriate for the service) is to maintain an
explicit table of partially finished requests and to use "selectors"
to decide which request to work on next (or whether to handle a new
incoming request).  This is particularly important for stream services
where each client can potentially be connected for a long time (if
threads or subprocesses cannot be used).  See "asyncore" for another
way to manage this.


Objetos Server
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class socketserver.BaseServer(server_address, RequestHandlerClass)

   Esta é a superclasse de todos os objetos Server no módulo. Ela
   define a interface, dada abaixo, mas não implementa a maioria dos
   métodos, o que é feito em subclasses. Os dois parâmetros são
   armazenados nos respectivos atributos "server_address" e
   "RequestHandlerClass".

   fileno()

      Retorna um descritor de arquivo inteiro para o soquete no qual o
      servidor está escutando. Esta função é mais comumente passada
      para "selectors", para permitir o monitoramento de múltiplos
      servidores no mesmo processo.

   handle_request()

      Processa uma única solicitação. Esta função chama os seguintes
      métodos em ordem: "get_request()", "verify_request()" e
      "process_request()". Se o método "handle()" fornecido pelo
      usuário da classe manipuladora levantar uma exceção, o método
      "handle_error()" do servidor será chamado. Se nenhuma
      solicitação for recebida dentro de "timeout" segundos,
      "handle_timeout()" será chamado e "handle_request()" retornará.

   serve_forever(poll_interval=0.5)

      Manipula solicitações até uma solicitação explícita
      "shutdown()". Sonda para desligamento a cada *poll_interval*
      segundos. Ignora o atributo "timeout". Ele também chama
      "service_actions()", que pode ser usado por uma subclasse ou
      mixin para fornecer ações específicas para um determinado
      serviço. Por exemplo, a classe "ForkingMixIn" usa
      "service_actions()" para limpar processos filhos zumbis.

      Alterado na versão 3.3: Adicionada chamada "service_actions" ao
      método "serve_forever".

   service_actions()

      Isso é chamado no laço "serve_forever()". Este método pode ser
      substituído por subclasses ou classes mixin para executar ações
      específicas para um determinado serviço, como ações de limpeza.

      Novo na versão 3.3.

   shutdown()

      Diz ao laço "serve_forever()" para parar e esperar até que isso
      aconteça. "shutdown()" deve ser chamado enquanto
      "serve_forever()" estiver em execução em um thread diferente,
      caso contrário, ocorrerá um impasse.

   server_close()

      Limpa o servidor. Pode ser substituído.

   address_family

      The family of protocols to which the server's socket belongs.
      Common examples are "socket.AF_INET" and "socket.AF_UNIX".

   RequestHandlerClass

      A classe de manipulador de solicitações fornecida pelo usuário;
      uma instância dessa classe é criada para cada solicitação.

   server_address

      O endereço no qual o servidor está escutando. O formato dos
      endereços varia dependendo da família do protocolo; veja a
      documentação do módulo "socket" para detalhes. Para protocolos
      de internet, esta é uma tupla contendo uma string dando o
      endereço e um número de porta inteiro: "('127.0.0.1', 80)", por
      exemplo.

   socket

      O objeto soquete no qual o servidor ouve para solicitações
      recebidas.

   As classes de servidor oferecem suporte às seguintes variáveis de
   classe:

   allow_reuse_address

      Se o servidor permitirá a reutilização de um endereço. O padrão
      é "False", e pode ser definido em subclasses para alterar a
      política.

   request_queue_size

      O tamanho da fila de requisições. Se levar muito tempo para
      processar uma única requisição, todas as requisições que
      chegarem enquanto o servidor estiver ocupado serão colocadas em
      uma fila, até "request_queue_size" requisições. Quando a fila
      estiver cheia, outras requisições de clientes receberão um erro
      "Conexão negada". O valor padrão é geralmente 5, mas isso pode
      ser substituído por subclasses.

   socket_type

      O tipo de soquete usado pelo servidor; "socket.SOCK_STREAM" e
      "socket.SOCK_DGRAM" são dois valores comuns.

   timeout

      Duração do tempo limite, medida em segundos, ou "None" se nenhum
      tempo limite for desejado. Se "handle_request()" não receber
      nenhuma requisição de entrada dentro do período de tempo limite,
      o método "handle_timeout()" será chamado.

   Existem vários métodos de servidor que podem ser substituídos por
   subclasses de classes de servidor base, como "TCPServer"; esses
   métodos não são úteis para usuários externos do objeto de servidor.

   finish_request(request, client_address)

      Na verdade, processa a solicitação instanciando
      "RequestHandlerClass" e chamando seu método "handle()".

   get_request()

      Deve aceitar uma solicitação do soquete e retornar uma tupla de
      2 elementos contendo o *novo* objeto de soquete a ser usado para
      se comunicar com o cliente e o endereço do cliente.

   handle_error(request, client_address)

      Esta função é chamada se o método "handle()" de uma instância
      "RequestHandlerClass" levanta uma exceção. A ação padrão é
      exibir o traceback para erro padrão e continuar manipulando
      solicitações futuras.

      Alterado na versão 3.6: Agora é chamada apenas para exceções
      derivadas da classe "Exception".

   handle_timeout()

      Esta função é chamada quando o atributo "timeout" foi definido
      para um valor diferente de "None" e o período de timeout passou
      sem que nenhuma solicitação tenha sido recebida. A ação padrão
      para servidores de bifurcação é coletar o status de quaisquer
      processos filhos que tenham saído, enquanto em servidores de
      threading esse método não faz nada.

   process_request(request, client_address)

      Chama "finish_request()" para criar uma instância de
      "RequestHandlerClass". Se desejado, esta função pode criar um
      novo processo ou thread para manipular a solicitação; as classes
      "ForkingMixIn" e "ThreadingMixIn" fazem isso.

   server_activate()

      Chamado pelo construtor do servidor para ativar o servidor. O
      comportamento padrão para um servidor TCP apenas invoca
      "listen()" no soquete do servidor. Pode ser substituído.

   server_bind()

      Chamada pelo construtor do servidor para vincular o soquete ao
      endereço desejado. Pode ser substituída.

   verify_request(request, client_address)

      Deve retornar um valor booleano; se o valor for "True", a
      solicitação será processada, e se for "False", a solicitação
      será negada. Esta função pode ser substituída para implementar
      controles de acesso para um servidor. A implementação padrão
      sempre retorna "True".

   Alterado na versão 3.6: Foi adicionado suporte para o protocolo
   *gerenciador de contexto*. Sair do gerenciador de contexto é
   equivalente a chamar "server_close()".


Objetos manipulador de requisições
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class socketserver.BaseRequestHandler

   Esta é a superclasse de todos os objetos manipulador de
   requisições. Ela define a interface, dada abaixo. Uma subclasse
   concreta do manipulador de requisições deve definir um novo método
   "handle()" e pode substituir qualquer um dos outros métodos. Uma
   nova instância da subclasse é criada para cada requisição.

   setup()

      Chamada antes do método "handle()" para executar quaisquer ações
      de inicialização necessárias. A implementação padrão não faz
      nada.

   handle()

      This function must do all the work required to service a
      request.  The default implementation does nothing.  Several
      instance attributes are available to it; the request is
      available as "self.request"; the client address as
      "self.client_address"; and the server instance as "self.server",
      in case it needs access to per-server information.

      The type of "self.request" is different for datagram or stream
      services.  For stream services, "self.request" is a socket
      object; for datagram services, "self.request" is a pair of
      string and socket.

   finish()

      Chamada após o método "handle()" para executar quaisquer ações
      de limpeza necessárias. A implementação padrão não faz nada. Se
      "setup()" levanta uma exceção, esta função não será chamada.

class socketserver.StreamRequestHandler
class socketserver.DatagramRequestHandler

   These "BaseRequestHandler" subclasses override the "setup()" and
   "finish()" methods, and provide "self.rfile" and "self.wfile"
   attributes. The "self.rfile" and "self.wfile" attributes can be
   read or written, respectively, to get the request data or return
   data to the client. The "rfile" attributes support the
   "io.BufferedIOBase" readable interface, and "wfile" attributes
   support the "io.BufferedIOBase" writable interface.

   Alterado na versão 3.6: "StreamRequestHandler.wfile" also supports
   the "io.BufferedIOBase" writable interface.


Exemplos
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Exemplo de "socketserver.TCPServer"
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Este é o lado do servidor:

   import socketserver

   class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
       """
       The request handler class for our server.

       It is instantiated once per connection to the server, and must
       override the handle() method to implement communication to the
       client.
       """

       def handle(self):
           # self.request is the TCP socket connected to the client
           self.data = self.request.recv(1024).strip()
           print("{} wrote:".format(self.client_address[0]))
           print(self.data)
           # just send back the same data, but upper-cased
           self.request.sendall(self.data.upper())

   if __name__ == "__main__":
       HOST, PORT = "localhost", 9999

       # Create the server, binding to localhost on port 9999
       with socketserver.TCPServer((HOST, PORT), MyTCPHandler) as server:
           # Activate the server; this will keep running until you
           # interrupt the program with Ctrl-C
           server.serve_forever()

Uma classe de manipulador de solicitações alternativa que faz uso de
fluxos (objetos arquivo ou similares que simplificam a comunicação ao
fornecer a interface de arquivo padrão):

   class MyTCPHandler(socketserver.StreamRequestHandler):

       def handle(self):
           # self.rfile is a file-like object created by the handler;
           # we can now use e.g. readline() instead of raw recv() calls
           self.data = self.rfile.readline().strip()
           print("{} wrote:".format(self.client_address[0]))
           print(self.data)
           # Likewise, self.wfile is a file-like object used to write back
           # to the client
           self.wfile.write(self.data.upper())

The difference is that the "readline()" call in the second handler
will call "recv()" multiple times until it encounters a newline
character, while the single "recv()" call in the first handler will
just return what has been sent from the client in one "sendall()"
call.

Este é o lado do cliente:

   import socket
   import sys

   HOST, PORT = "localhost", 9999
   data = " ".join(sys.argv[1:])

   # Create a socket (SOCK_STREAM means a TCP socket)
   with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as sock:
       # Connect to server and send data
       sock.connect((HOST, PORT))
       sock.sendall(bytes(data + "\n", "utf-8"))

       # Receive data from the server and shut down
       received = str(sock.recv(1024), "utf-8")

   print("Sent:     {}".format(data))
   print("Received: {}".format(received))

A saída do exemplo deve se parecer com algo como isso:

Servidor:

   $ python TCPServer.py
   127.0.0.1 wrote:
   b'hello world with TCP'
   127.0.0.1 wrote:
   b'python is nice'

Cliente:

   $ python TCPClient.py hello world with TCP
   Sent:     hello world with TCP
   Received: HELLO WORLD WITH TCP
   $ python TCPClient.py python is nice
   Sent:     python is nice
   Received: PYTHON IS NICE


Exemplo "socketserver.UDPServer"
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Este é o lado do servidor:

   import socketserver

   class MyUDPHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
       """
       This class works similar to the TCP handler class, except that
       self.request consists of a pair of data and client socket, and since
       there is no connection the client address must be given explicitly
       when sending data back via sendto().
       """

       def handle(self):
           data = self.request[0].strip()
           socket = self.request[1]
           print("{} wrote:".format(self.client_address[0]))
           print(data)
           socket.sendto(data.upper(), self.client_address)

   if __name__ == "__main__":
       HOST, PORT = "localhost", 9999
       with socketserver.UDPServer((HOST, PORT), MyUDPHandler) as server:
           server.serve_forever()

Este é o lado do cliente:

   import socket
   import sys

   HOST, PORT = "localhost", 9999
   data = " ".join(sys.argv[1:])

   # SOCK_DGRAM is the socket type to use for UDP sockets
   sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

   # As you can see, there is no connect() call; UDP has no connections.
   # Instead, data is directly sent to the recipient via sendto().
   sock.sendto(bytes(data + "\n", "utf-8"), (HOST, PORT))
   received = str(sock.recv(1024), "utf-8")

   print("Sent:     {}".format(data))
   print("Received: {}".format(received))

A saída do exemplo deve ser exatamente igual à do exemplo do servidor
TCP.


Mixins assíncronos
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Para construir manipuladores assíncronos, use as classes
"ThreadingMixIn" e "ForkingMixIn".

Um exemplo para a classe "ThreadingMixIn":

   import socket
   import threading
   import socketserver

   class ThreadedTCPRequestHandler(socketserver.BaseRequestHandler):

       def handle(self):
           data = str(self.request.recv(1024), 'ascii')
           cur_thread = threading.current_thread()
           response = bytes("{}: {}".format(cur_thread.name, data), 'ascii')
           self.request.sendall(response)

   class ThreadedTCPServer(socketserver.ThreadingMixIn, socketserver.TCPServer):
       pass

   def client(ip, port, message):
       with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as sock:
           sock.connect((ip, port))
           sock.sendall(bytes(message, 'ascii'))
           response = str(sock.recv(1024), 'ascii')
           print("Received: {}".format(response))

   if __name__ == "__main__":
       # Port 0 means to select an arbitrary unused port
       HOST, PORT = "localhost", 0

       server = ThreadedTCPServer((HOST, PORT), ThreadedTCPRequestHandler)
       with server:
           ip, port = server.server_address

           # Start a thread with the server -- that thread will then start one
           # more thread for each request
           server_thread = threading.Thread(target=server.serve_forever)
           # Exit the server thread when the main thread terminates
           server_thread.daemon = True
           server_thread.start()
           print("Server loop running in thread:", server_thread.name)

           client(ip, port, "Hello World 1")
           client(ip, port, "Hello World 2")
           client(ip, port, "Hello World 3")

           server.shutdown()

A saída do exemplo deve se parecer com algo como isso:

   $ python ThreadedTCPServer.py
   Server loop running in thread: Thread-1
   Received: Thread-2: Hello World 1
   Received: Thread-3: Hello World 2
   Received: Thread-4: Hello World 3

A classe "ForkingMixIn" é usada da mesma forma, exceto que o servidor
gerará um novo processo para cada solicitação. Disponível apenas em
plataformas POSIX que oferecem suporte a "fork()".
