Python 多线程 Socket 服务器正确启动与主线程并发执行教程

Python 多线程 Socket 服务器正确启动与主线程并发执行教程第1张

本文详解如何修复 python socket 服务器中因线程阻塞导致主线程无法继续执行的问题，重点解决 `thread.start()` 后主线程“卡死”的常见误区，并提供可稳定运行的多客户端服务实现方案。

在开发基于 socket 和 threading 的服务器程序时，一个典型误区是：误以为调用 thread.start() 就能自动释放主线程控制权，而忽略了被启动线程内部逻辑（如无限 while True 循环）是否真正“非阻塞”或“可退出”，以及主线程自身是否被意外阻塞。

你遇到的问题——运行 test.py 后只看到 "Server is running and listening ..." 反复输出，却看不到 "A" 或 "." 打印——根本原因并非线程未启动，而是 server.run() 方法本身在主线程中被阻塞式调用，且其内部 self.server.accept() 是同步阻塞操作。但更关键的是：你在 test.py 中虽然用 thread.start() 启动了 server.run，却遗漏了 thread.daemon = False（默认即非守护线程）+ thread.start() 后未做任何主线程让步或调度保障，而实际问题出在另一处：server.run() 内部的 accept() 调用虽阻塞，但线程已正确启动；真正导致 test.py 主循环不执行的原因，是 print("A") 所在的 while True 循环缺乏显式延时，造成 CPU 占用过高、输出缓冲未刷新、甚至在某些环境下被调度器压制。

✅ 正确做法需同时满足三点：

✅ server.run() 必须在独立线程中启动（你已做到）；
✅ stream() 方法必须接收 client 套接字作为参数（避免共享状态竞争），且不能依赖类属性（如 self.client）——否则多客户端时会相互覆盖；
✅ 主线程循环必须包含 time.sleep() + flush=True，防止 I/O 缓冲和高频率空转干扰调度。

以下是重构后的生产就绪代码：

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server.py

import socket
import threading
import time

class Server:
    def __init__(self, host: str, port: int):
        self.host = host
        self.port = port
        self.server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        # 允许端口重用，避免 TIME_WAIT 错误
        self.server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        self.server.bind((host, port))
        self.server.listen(5)  # 设置合理连接队列长度
        print(f"Server listening on {host}:{port}")

    def stream(self, client: socket.socket, address):
        """为每个客户端分配独立线程，发送心跳消息"""
        print(f"[+] New connection from {address}")
        try:
            while True:
                client.send(b'PING\n')
                time.sleep(2)
        except (BrokenPipeError, ConnectionResetError, OSError):
            print(f"[-] Client {address} disconnected")
        finally:
            client.close()

    def run(self):
        """主监听循环 —— 每接受一个连接，就启一个新线程处理"""
        try:
            while True:
                client, address = self.server.accept()
                # 关键：将 client 和 address 作为参数传入 target 函数
                thread = threading.Thread(
                    target=self.stream,
                    args=(client, address),
                    daemon=True  # 设为守护线程，避免主程序退出时残留
                )
                thread.start()
        except KeyboardInterrupt:
            print("\n[!] Server shutting down...")
        finally:
            self.server.close()

test.py

from server import Server
import threading
import time

if __name__ == "__main__":
    # 绑定到 '' 表示监听所有接口（含局域网），便于树莓派连接
    server = Server('', 8001)

    # 在后台线程启动服务器
    server_thread = threading.Thread(target=server.run, name="ServerThread")
    server_thread.daemon = False
    server_thread.start()

    # 主线程持续运行，打印状态点（带 flush 防止缓冲）
    print("Main thread active. Press Ctrl+C to exit.")
    try:
        while True:
            print(".", end="", flush=True)
            time.sleep(1)
    except KeyboardInterrupt:
        print("\n[!] Exiting main thread...")

? 关键注意事项：

self.server.accept() 是阻塞调用，但它发生在 server.run() 所在线程内，不会阻塞 test.py 的主线程——只要 server.run() 确实跑在独立线程中（本例已确保）；
若未加 time.sleep()，主线程 while True: print("A") 会以最大频率刷屏，可能因输出缓冲未及时刷新而看似“无输出”，或触发系统级调度抑制；
stream() 中使用 b'PING\n' 替代空字符串或 self.message，避免因 self.message 为空导致 send() 发送零字节（合法但无意义），且多客户端时共享 self.message 会导致数据污染；
设置 daemon=True 在 stream() 线程中，确保主程序退出时自动清理子线程，防止僵尸连接；
实际部署建议添加异常捕获（如 OSError 处理 accept() 中断）、日志记录及连接数限制。

运行后，你将看到：