深入解析Python `poll()`函数：高效的I/O多路复用190

在高并发编程中，高效地处理多个I/O操作至关重要。Python提供了多种方法来实现I/O多路复用，其中`select()`、`poll()`和`epoll()` (在Linux上)是常用的选择。本文将深入探讨Python的`poll()`函数，分析其工作机制、使用方法以及与`select()`的比较，并通过示例代码演示其应用。

与`select()`相比，`poll()`具有更高的效率，尤其是在处理大量文件描述符时。`select()`使用位掩码来表示文件描述符的状态，其效率受限于位掩码的大小。而`poll()`使用一个`poll()`结构体，可以处理更多的文件描述符，且每个文件描述符的状态都以独立的结构体成员来表示，因此效率更高。

`poll()`函数的工作原理:

`poll()`函数监控多个文件描述符的事件，例如可读、可写、异常等。它接收一个`poll()`对象作为参数，该对象包含要监控的文件描述符及其对应的事件。`poll()`函数会阻塞，直到至少一个文件描述符发生指定事件或超时。然后，`poll()`函数返回一个列表，包含发生事件的文件描述符及其对应的事件。

`poll()`函数的接口:

Python的`poll()`函数位于`select`模块中。其接口如下：```python
poll_obj = () # 创建poll对象
(fd, events) # 注册文件描述符，fd为文件描述符，events为事件掩码
(fd) # 注销文件描述符
ready = (timeout) # 阻塞等待事件，timeout为超时时间(毫秒)，返回[(fd, event), ...]
```

其中，`events`可以使用以下常量组合：`` (可读)、`` (可写)、`` (优先带外数据)、`` (错误)、`` (挂起)、`` (无效)。`timeout`为超时时间，单位为毫秒；若为0则立即返回；若为-1则无限期阻塞。

示例代码:

以下示例演示了如何使用`poll()`函数同时监控两个套接字的可读性：```python
import select
import socket
def handle_socket(sock):
data = (1024)
if data:
print(f"Received data: {()}")
else:
print("Socket closed")
()
# 创建两个套接字
sock1 = (socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
(('localhost', 8000)) # 替换为你的服务器地址和端口
sock2 = (socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
(('localhost', 8001)) # 替换为你的服务器地址和端口
# 创建poll对象
poller = ()
# 注册套接字
((), )
((), )
try:
while True:
events = (1000) # 1秒超时
for fd, event in events:
if event & :
if fd == ():
handle_socket(sock1)
elif fd == ():
handle_socket(sock2)
except KeyboardInterrupt:
print("Exiting...")
finally:
()
()
```

此代码模拟了与两个服务器的连接，使用`poll()`函数监听两个套接字的可读事件。当接收到数据时，会打印出来；当连接关闭时，会关闭套接字。

`poll()`与`select()`的比较:

虽然`poll()`和`select()`都可以实现I/O多路复用，但它们之间存在一些区别：
文件描述符数量限制: `select()`受限于系统内核对最大文件描述符数量的限制，而`poll()`理论上没有这个限制(实际受限于系统内存)。
效率: `poll()`通常比`select()`更高效，尤其是在处理大量文件描述符时，因为`poll()`不使用位掩码。
可移植性: `select()`几乎在所有平台上都可用，而`poll()`的可用性略低。

总结:

`poll()`函数是一个强大的工具，可以用于高效地处理多个I/O操作。它比`select()`更灵活，能够处理更多的文件描述符。但在选择`poll()`或`select()`时，需要根据具体的应用场景和平台进行权衡。对于需要处理大量文件描述符的应用，`poll()`是一个更好的选择；而对于简单的应用，`select()`可能就足够了。在现代操作系统中，`epoll` (Linux) 或 `kqueue` (BSD) 通常提供比 `poll()` 更高的性能，如果你的程序运行在支持这些系统调用的平台上，应优先考虑使用它们。

2025-05-11

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