python - Node.js/Electron 和 Python 之间的异步 IPC

Question

我尝试使用 Electron 为给定的 Python 代码构建一个 GUI。数据流实际上很简单:用户与 Electron 应用交互，后者向 Python API 发送请求，Python API 处理请求并发送回复。

到目前为止，还不错。我阅读了不同的主题和博客文章:

1. ZeroRPC 解决方案:

• https://medium.com/@abulka/electron-python-4e8c807bfa5e
• https://github.com/fyears/electron-python-example

1. 从 node.js 生成 Python API 作为子进程并直接通信:

• https://www.ahmedbouchefra.com/connect-python-3-electron-nodejs-build-desktop-apps/
• 这对我来说似乎不是最明智的解决方案，因为使用 zeroRPC 或 zeroMQ 可以更轻松地更改前端架构，而无需触及后端代码。

1. 使用 zeroMQ 套接字(例如独占对？)

• https://zeromq.org/socket-api/#exclusive-pair-pattern

但是在所有这三个解决方案中，我都在同一点上挣扎:我必须发出异步请求/回复，因为请求处理可能需要一些时间，而在这段时间内，可能已经出现了更多请求。对我来说，这看起来是一种非常常见的模式，但我在 SO 上没有找到任何东西，也许我只是不知道我到底在寻找什么。

 Frontend                         Backend

     |                              |
REQ1 |—————————————————————————————>|Process REQ1——--
     |                              |               |
REQ2 |—————————————————————————————>|Process REQ2 --|----—
     |                              |               |    |
REP1 |<————————————————————————————-|REPLY1 <———————     | 
     |                              |                    |
REP2 |<————————————————————————————-|REPLY2 <———————————--
     |                              |

在我看来，最灵活的解决方案是 3.zeroMQ，但在 website 上和 Python doc ，我只找到了最小的工作示例，其中发送和接收都是阻塞的。

有人可以给我提示吗？

Answer 1

如果您正在考虑使用 ZeroMQ，那么您正在进入 Actor 模型编程的世界。在 Actor 模型编程中，发送消息独立于接收消息(这两个事件是异步的)。

ZeroMQ 的阻塞意味着什么

当 ZeroMQ 谈到发送“阻塞”时，这意味着 ZeroMQ 用于在传输之前对消息进行排队的内部缓冲区已满，因此它会阻塞发送应用程序，直到该队列中有可用空间。清空队列的事情是将较早的消息成功传输到接收方，该接收方具有接收缓冲区，必须由接收应用程序清空。实际传输消息的是属于 ZeroMQ contenxt 的管理线程。

这个管理线程是关键部分；它独立于您自己的应用程序线程运行，因此它使发送方和接收方之间的通信异步。

您可能想要使用 ZeroMQ 的 react 器 zmq_poll()。通常在 actor 模型编程中你有一个循环，在顶部是对 react 器的调用(在这种情况下为 zmq_poll())。 Zmq_poll() 告诉您什么时候发生了什么，但是在这里您主要对它感兴趣，告诉您消息已经到达。通常，然后您会读取该消息，对其进行处理(这可能涉及发送其他 ZeroMQ 消息)，然后循环回到 zmq_poll()。

后端

所以你的后端会是这样的:

while (forever)
{
    zmq_poll(list of input sockets) // allows serving more than one socket
    zmq_recv(socket that has a message ready to read) // will always succeed immediately because zmq_poll() told us there was a message waiting
    decode req message
    generate reply message
    zmq_send(reply to original requester) // Socket should be in blocking mode to ensue that messages don't get lost if something is unexpectedly running slowly
}

如果不想服务多个前端，更简单:

while (forever)
{
    zmq_recv(req)  // Socket should be in blocking mode
    decode req message
    generate reply message
    zmq_send(reply) // Socket should also be in blocking mode to ensure that messages don't get lost if something is unexpectedly running slow
}

前端

您的前端会有所不同。基本上，您需要 Electron 事件循环处理程序来接管 zmq_poll() 的角色。在 Electron 中使用的 ZeroMQ 构建将解决这个问题。但基本上它会归结为发送 ZeroMQ 消息的 GUI 事件回调。当消息从后端到达套接字时，您还必须编写一个回调，以便 Electron 运行。前端在发送和接收消息之间不会有任何阻塞。

时间

这说明你画的时序图是错误的。前端可以根据需要发送任意数量的请求，但是这些请求离开和到达后端之间没有时间对齐(尽管假设一切运行顺利，第一个请求几乎会立即到达)。发送一个或多个请求后，前端简单地返回做它想做的事(对于用户界面，这通常只是等待事件的事件循环管理器)。

该后端将处于读取/处理/回复、读取/处理/回复的循环中，一次处理一个请求。同样，那些离开和随后到达前端的回复之间没有时间对齐。当回复确实返回前端时，它会醒来并处理它。