Python之网络编程
一、服务端和客户端
BS架构 （web网站）
CS架构 （腾讯通软件：server+client）
C/S架构与socket的关系：
我们socket就是为了完成C/S架构的开发
二、OSI七层模型
互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层
每层运行常见物理设备
socket入手互联网协议：
1.首先：目标就是教会你如何基于socket编程，来开发一款自己的C/S架构软件
2.其次：C/S架构的软件（软件属于应用层）是基于网络进行通信的
3.然后：网络的核心即一堆协议，协议即标准，你想开发一款基于网络通信的软件，就必须遵循这些标准。
4.最后：开启我们的socket编程
TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层。
三、socket层
Socket是介于应用层和传输层之间。
四、socket是什么
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。
1 将socket说成ip+port，ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序，ip地址是配置到网卡上的，而port是应用程序开启的，ip与port的绑定就标识了互联网中独一无二的一个应用程序2
3 而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识（Google Chrome会有多个PID）
五、套接字发展史及分类
套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,套接字被设计用在同 一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。套接字有两种（或者称为有两个种族）,分别是基于文件型的和基于网络型的。
1、基于文件类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_UNIX
unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信
2、基于网络类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_INET
(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)
六、套接字工作流程
生活中的场景，你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。
生活中的场景就解释了这工作原理，也许TCP/IP协议族就是诞生于生活中，这也不一定。
先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。
1、socket模块发送和接收消息
示例：模拟发送消息和接收消息的过程
tcp服务端（server）
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4
5 import socket
6
7 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
8 phone.bind((\'127.0.0.1\',8000)) #绑定手机卡 #改成服务端网卡IP地址和端口
9 phone.listen(5) #开机 5的作用是最大挂起连接数 #backlog连接池（也叫半链接）
10 print(\'------------->\')
11 conn,addr=phone.accept() #等电话
12
13 msg=conn.recv(1024) #收消息
14 print(\'客户端发来的消息是：\',msg)
15 conn.send(msg.upper()) #发消息
16
17 conn.close()
18 phone.close()
执行结果：
1 ------------->
tcp客户端(client)
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 import socket
5
6 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
7
8 phone.connect((\'127.0.0.1\',8000)) #拔通电话 #改成服务端网卡IP地址和端口
9
10 phone.send(\'hello\'.encode(\'utf-8\')) #发消息
11 data=phone.recv(1024)
12 print(\'收到服务端的发来的消息: \',data)
13
14 phone.close()
执行结果：
1 收到服务端的发来的消息: b\'HELLO\'
2、tcp三次握手和四次挥手
主动断开连接 ：FIN_WAIT_1
被动断开连接： FIN_WAIT_2
马上断开连接： TIME_WAIT
3、socket()模块函数用法
1 import socket2 socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
3 socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。
4
5 获取tcp/ip套接字
6 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
7
8 获取udp/ip套接字
9 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
10
11 由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了\'from module import *\'语句。使用 \'from socket import *\',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。
12 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
服务端套接字函数
s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字
s.listen() 开始TCP监听
s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字函数
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接
s.connect_ex() connect() 函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常
公共用途的套接字函数
s.recv() 接收TCP数据
s.send() 发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
s.sendall() 发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
s.recvfrom() 接收UDP数据
s.sendto() 发送UDP数据
s.getpeername() 连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname() 当前套接字的地址
s.getsockopt() 返回指定套接字的参数
s.setsockopt() 设置指定套接字的参数
s.close() 关闭套接字
面向锁的套接字方法
s.setblocking() 设置套接字的阻塞与非阻塞模式
s.settimeout() 设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间
面向文件的套接字的函数
s.fileno() 套接字的文件描述符
s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件
七、基于TCP的套接字
tcp语法格式：
tcp服务端
1 ss = socket() #创建服务器套接字2 ss.bind() #把地址绑定到套接字
3 ss.listen() #监听链接
4 inf_loop: #服务器无限循环
5 cs = ss.accept() #接受客户端链接
6 comm_loop: #通讯循环
7 cs.recv()/cs.send() #对话(接收与发送)
8 cs.close() #关闭客户端套接字
9 ss.close() #关闭服务器套接字(可选)
tcp客户端
1 cs = socket() #创建客户套接字2 cs.connect() #尝试连接服务器
3 comm_loop: #通讯循环
4 cs.send()/cs.recv() #对话(发送/接收)
5 cs.close() #关闭客户套接字
1、基于tcp实现：客户端发送空格，服务端也会接收
示例：
tcp_server端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5
6 ip_port = (\'127.0.0.1\', 8080)
7 back_log = 5
8 buffer_size = 1024
9
10 tcp_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
11 tcp_server.bind(ip_port)
12 tcp_server.listen(back_log)
13
14 print(\'服务端开始运行了\')
15 conn, addr = tcp_server.accept() #服务器阻塞
16 print(\'双向链接是\', conn)
17 print(\'客户端地址\', addr)
18
19 while True:
20 data = conn.recv(buffer_size) #收缓存为空，则阻塞
21 print(\'客户端发来的消息是\', data.decode(\'utf-8\'))
22 conn.send(data.upper())
23 conn.close()
24
25 tcp_server.close()
tcp_client端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5
6 ip_port = (\'127.0.0.1\', 8080)
7 back_log = 5
8 buffer_size = 1024
9
10 tcp_client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
11 tcp_client.connect(ip_port)
12
13 while True:
14 msg = input(\'>>:\') #发送空格到自己的发送缓存中
15 # msg=input(\'>>:\').strip() #去掉空格
16 tcp_client.send(msg.encode(\'utf-8\'))
17 print(\'客户端已经发送消息\')
18 data = tcp_client.recv(buffer_size) #收缓存为空则阻塞
19 print(\'收到服务端发来的消息是\', data.decode(\'utf-8\'))
20
21 tcp_client.close()
执行结果：
1 server:2 服务端开始运行了
3 双向链接是 <socket.socket fd=304, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=(\'127.0.0.1\', 8080), raddr=(\'127.0.0.1\', 53365)>
4 客户端地址 (\'127.0.0.1\', 53365)
5 客户端发来的消息是
6
7 client:
8 >>:
9 客户端已经发送消息
10 收到服务端发来的消息是
View Code
八、基于UDP的套接字
udp语法格式：
udp服务端
1 ss = socket() #创建一个服务器的套接字2 ss.bind() #绑定服务器套接字
3 inf_loop: #服务器无限循环
4 cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话(接收与发送)
5 ss.close()
udp客户端
1 cs = socket() # 创建客户套接字2 comm_loop: # 通讯循环
3 cs.sendto()/cs.recvfrom() # 对话(发送/接收)
4 cs.close() # 关闭客户套接字
1、基于upd实现方法
示例：
udp_server端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
6 buffer_size = 1024
7
8 udp_server = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #数据报套接字
9 udp_server.bind(ip_port)
10
11 while True:
12 data,addr=udp_server.recvfrom(buffer_size)
13 print(data)
14
15 udp_server.sendto(data.upper(),addr) #upper() 小写变大写
udp_client端：
1 from socket import *2 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080) #服务端IP+端口
3 buffer_size = 1024
4
5 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #udp数据报套接字
6
7 while True:
8 msg=input(\'>>:\').strip()
9 udp_client.sendto(msg.encode(\'utf-8\'),ip_port)
10 #数据，ip地址+端口
11 data,addr=udp_client.recvfrom(buffer_size)
12 print(data.decode(\'utf-8\'))
执行结果：
先运行udp_server，再运行udp_client。
服务端返回结果：
1 b\'sfdsfds\' #bytes类型2 b\'fdsfds\'
3 b\'fsdfds\'
4 b\'sdfdsf\'
在客户端输入：
>>:sfdsfds #在客户端输入SFDSFDS #服务端返回的结果，把客户端输入的字符变大写
>>:fdsfds
FDSFDS
>>:fsdfds
FSDFDS
2、实现ntp时间服务器
示例：
udp_server端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 #实现ntp时间服务器
5 import time
6 from socket import *
7 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
8 buffer_size = 1024
9
10 udp_server = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #数据报套接字
11 udp_server.bind(ip_port)
12
13 while True:
14 data,addr=udp_server.recvfrom(buffer_size)
15 print(data)
16
17 if not data:
18 fmt=\'%Y-%m-%d %X\' #如果用户没有输入时间，就返回默认格式
19 else:
20 fmt=data.decode(\'utf-8\')
21 back_time=time.strftime(fmt)
22
23 udp_server.sendto(back_time.encode(\'utf-8\'),addr)
udp_client端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080) #服务端IP+端口
6 buffer_size = 1024
7
8 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #数据报套接字
9
10 while True:
11 msg=input(\'>>:\').strip()
12 udp_client.sendto(msg.encode(\'utf-8\'),ip_port)
13
14 data,addr=udp_client.recvfrom(buffer_size)
15 print(\'ntp服务器的标准时间是\',data.decode(\'utf-8\'))
执行结果：
运行udp_server,再运行udp_client,然后在udp_client里输入：
1 >>:%Y #在客户端输入%Y2 ntp服务器的标准时间是 2019 #就会返回服务端的时间
3 >>:%m-%d-%Y
4 ntp服务器的标准时间是 07-21-2019
5 >>:
九、recv与recvfrom的区别
1、收发原理详解：
发消息：都是将数据发送到己端的发送缓冲中
收消息：都是从己端的缓冲区中收
2、发消息二者类似，收消息确实有区别的？
tcp协议：send发消息，recv收消息
（1）如果收消息缓冲区里的数据为空，那么recv就会阻塞
（2）tcp基于链接通信，如果一端断开了链接，那另外一端的链接也跟着完蛋recv将不会阻塞，收到的是空
udp协议：sendto发消息，recvfrom收消息
（1）如果如果收消息缓冲区里的数据为“空”，recvfrom不会阻塞
（2）recvfrom收的数据小于sendinto发送的数据时，数据丢失
（3）只有sendinto发送数据没有recvfrom收数据，数据丢失
注意：
1.你单独运行上面的udp的客户端，你发现并不会报错，相反tcp却会报错，因为udp协议只负责把包发出去，对方收不收，我根本不管，而tcp是基于链接的，必须有一个服务端先运行着，客户端去跟服务端建立链接然后依托于链接才能传递消息，任何一方试图把链接摧毁都会导致对方程序的崩溃。
2.上面的udp程序，你注释任何一条客户端的sendinto，服务端都会卡住，为什么？因为服务端有几个recvfrom就要对应几个sendinto，哪怕是sendinto(b\'\')那也要有。
3.总结：
1.udp的sendinto不用管是否有一个正在运行的服务端，可以己端一个劲的发消息
2.udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对一个一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠
3.tcp的协议数据不会丢，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，但是会粘包。
十、粘包
须知：只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包。
1、socket收发消息的原理
2、为什么会出现所谓的粘包
原因：接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。
此外，发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。
- TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
- UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
- tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头。
3、tcp会发生粘包的两种情况如下：
1、发送端多次send间隔较短，并且数据量较小，tcp会通过Nagls算法，封装成一个包，发送到接收端，接收端不知道这个包由几部分组成，所以就会产生粘包。
2、数据量发送的大，接收端接收的小，再接一次，还会出现上次没有接收完成的数据。就会出现粘包。
示例1： 发送端多次send间隔较短，并且数据量较小，tcp会通过Nagls算法，封装成一个包，发送到接收端，接收端不知道这个包由几部分组成，所以就会产生粘包。
server服务端：
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5 ip_port=(\'127.0.0.1\',8082)
6 back_log=5
7 buffer_size=1024
8
9 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
10 tcp_server.bind(ip_port)
11 tcp_server.listen(back_log)
12
13 conn,addr=tcp_server.accept()
14
15 data1=conn.recv(buffer_size) #指定buffer_size ,得到的结果就是通过Nagle算法，随机接收次数。
16 print(\'第1次数据\',data1)
17
18 data2=conn.recv(buffer_size)
19 print(\'第2次数据\',data2)
20
21 data3=conn.recv(buffer_size)
22 print(\'第3次数据\',data3)
client客户端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5 import time
6
7 ip_port=(\'127.0.0.1\',8082)
8 back_log=5
9 buffer_size=1024
10
11 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
12 tcp_client.connect(ip_port)
13
14 tcp_client.send(\'hello\'.encode(\'utf-8\'))
15 tcp_client.send(\'world\'.encode(\'utf-8\'))
16 tcp_client.send(\'egon\'.encode(\'utf-8\'))
17
18
19 time.sleep(1000)
执行结果：
1 第1次数据 b\'helloworldegon\' #不确定接收次数。
示例2：指定接收字节数，相当于服务端知道接收长度，就不会出现粘包现象
粘包服务端
1 from socket import *2 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
3 back_log=5
4 buffer_size=1024
5
6 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
7 tcp_server.bind(ip_port)
8 tcp_server.listen(back_log)
9
10 conn,addr=tcp_server.accept()
11
12 data1=conn.recv(5) #指定每次接收字节数，就不会出现粘包现象
13 print(\'第一次数据\',data1)
14
15 data2=conn.recv(5)
16 print(\'第2次数据\',data2)
17
18 data3=conn.recv(5)
19 print(\'第3次数据\',data3)
粘包客户端
1 from socket import *2 import time
3 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
4 back_log=5
5 buffer_size=1024
6
7 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
8 tcp_client.connect(ip_port)
9
10 tcp_client.send(\'hello\'.encode(\'utf-8\'))
11 tcp_client.send(\'world\'.encode(\'utf-8\'))
12 tcp_client.send(\'egon\'.encode(\'utf-8\'))
13
14
15 time.sleep(1000)
执行结果：
1 第1次数据 b\'hello\' #不会出现粘包现象，发送三次，就接收三次2 第2次数据 b\'world\'
3 第3次数据 b\'egon\'
示例3：数据量发送的大，接收端接收的小，再接一次，还会出现上次没有接收完成的数据。就会出现粘包。
粘包服务端
1 from socket import *2 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
3 back_log=5
4 buffer_size=1024
5
6 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
7 tcp_server.bind(ip_port)
8 tcp_server.listen(back_log)
9
10 conn,addr=tcp_server.accept()
11
12 data1=conn.recv(1)
13 print(\'第1次数据\',data1)
14
15 # data2=conn.recv(5)
16 # print(\'第2次数据\',data2)
17 #
18 # data3=conn.recv(1)
19 # print(\'第3次数据\',data3)
粘包客户端
1 from socket import *2 import time
3 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
4 back_log=5
5 buffer_size=1024 #接收的数据只有1024
6
7 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
8 tcp_client.connect(ip_port)
9
10 tcp_client.send(\'helloworldegon\'.encode(\'utf-8\'))
11
12 time.sleep(1000)
执行结果：
1 第1次数据 b\'h\'2 第2次数据 b\'ellow\' #发送的数据过大，接收的数据设置的较小，就会出现导致粘包
3 第3次数据 b\'o\'
4、udp永远不会粘包
udp不粘包服务端
1 from socket import *2 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
3 buffer_size=1024
4
5 udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #数据报
6 udp_server.bind(ip_port)
7
8 data1=udp_server.recvfrom(10)
9 print(\'第1次\',data1)
10
11 data2=udp_server.recvfrom(10)
12 print(\'第2次\',data2)
13
14
15 data3=udp_server.recvfrom(10)
16 print(\'第3次\',data3)
17
18 data4=udp_server.recvfrom(2)
19 print(\'第4次\',data4)
udp不粘包客户端
1 from socket import *2 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
3 buffer_size=1024
4
5 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #udp叫数据报
6
7 udp_client.sendto(b\'hello\',ip_port)
8 udp_client.sendto(b\'world\',ip_port)
9 udp_client.sendto(b\'egon\',ip_port)
执行结果：
1 第1次 (b\'hello\', (\'127.0.0.1\', 57813)) #udp没有Nagle优化算法2 第2次 (b\'world\', (\'127.0.0.1\', 57813)) #每次都是一次独立的包，所以不会出现粘包现象
3 第3次 (b\'egon\', (\'127.0.0.1\', 57813))
补充知识：
1、tcp是可靠传输
tcp在数据传输时，发送端先把数据发送到自己的缓存中，然后协议控制将缓存中的数据发往对端，对端返回一个ack=1，发送端则清理缓存中的数据，对端返回ack=0，则重新发送数据，所以tcp是可靠的。
2、udp是不可靠传输
udp发送数据，对端是不会返回确认信息的，因此不可靠。
十一、解决粘包的办法
法一：比较(LOW)版本
low_socket_server服务端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 #low版解决粘包版本服务端
5 from socket import *
6 import subprocess
7 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
8 back_log=5
9 buffer_size=1024
10
11 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
12 tcp_server.bind(ip_port)
13 tcp_server.listen(back_log)
14
15 while True:
16 conn,addr=tcp_server.accept()
17 print(\'新的客户端链接\',addr)
18 while True:
19 #收消息
20 try:
21 cmd=conn.recv(buffer_size)
22 if not cmd:break
23 print(\'收到客户端的命令\',cmd)
24
25 #执行命令，得到命令的运行结果cmd_res
26 res=subprocess.Popen(cmd.decode(\'utf-8\'),shell=True,
27 stderr=subprocess.PIPE,
28 stdout=subprocess.PIPE,
29 stdin=subprocess.PIPE)
30 err=res.stderr.read()
31 if err:
32 cmd_res=err
33 else:
34 cmd_res=res.stdout.read()
35
36 #发送消息
37 if not cmd_res:
38 cmd_res=\'执行成功\'.encode(\'gbk\')
39
40 length=len(cmd_res) #计算长度
41 conn.send(str(length).encode(\'utf-8\')) #把长度发给客户端
42 client_ready=conn.recv(buffer_size) #卡着一个recv
43 if client_ready == b\'ready\': #如果收到客户端的ready消息，就说明准备好了。
44 conn.send(cmd_res) #就可以send给客户端发送消息啦！
45 except Exception as e:
46 print(e)
47 break
low_socket_client客户端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 #low版解决粘包版客户端
5 from socket import *
6 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
7 back_log=5
8 buffer_size=1024
9
10 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
11 tcp_client.connect(ip_port)
12
13 while True:
14 cmd=input(\'>>: \').strip()
15 if not cmd:continue
16 if cmd == \'quit\':break
17
18 tcp_client.send(cmd.encode(\'utf-8\'))
19
20
21 #解决粘包
22 length=tcp_client.recv(buffer_size) #接收发送过来的长度（1024*8=8192，2**8192=可以接收的长度）
23 tcp_client.send(b\'ready\') #客户端再send给服务端，告诉服务端我准备好啦！
24
25 length=int(length.decode(\'utf-8\')) #先解码，转成字符串的长度
26 #解决思路：就是提前发一个头过去，告诉客户端需要接收的长度（分两步：1、发送发度 2、再次发送数据）
27 recv_size=0 #接收的尺寸
28 recv_msg=b\'\' #最后要拼接起来
29 while recv_size < length: #要收多大？，要先判断接收的尺寸<length
30 recv_msg += tcp_client.recv(buffer_size) #接收到的数据，拼接buffer_size，
31 recv_size=len(recv_msg) #1024 #衡量自己接收了多少数据,有没有收完（统计recv_msg的长度）
32
33
34 print(\'命令的执行结果是 \',recv_msg.decode(\'gbk\'))
35 tcp_client.close()
总结：
（为何low): 程序的运行速度远快于网络传输速度，所以在发送一段字节前，先用send去发送该字节流长度，这种方式会放大网络延迟带来的性能损耗。
法二：节省网络传输版本（牛逼版本）
为字节流加上自定义固定长度报头，报头中包含字节流长度，然后一次send到对端，对端在接收时，先从缓存中取出定长的报头，然后再取真实数据。
示例：(没实现多客户端并发）
tcp_socket_server服务端：
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5 import subprocess
6 import struct
7 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
8 back_log=5
9 buffer_size=1024
10
11 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
12 tcp_server.bind(ip_port)
13 tcp_server.listen(back_log)
14
15 while True:
16 conn,addr=tcp_server.accept()
17 print(\'新的客户端链接\',addr)
18 while True:
19 #收
20 try:
21 cmd=conn.recv(buffer_size)
22 if not cmd:break
23 print(\'收到客户端的命令\',cmd)
24
25 #执行命令，得到命令的运行结果cmd_res
26 res=subprocess.Popen(cmd.decode(\'utf-8\'),shell=True,
27 stderr=subprocess.PIPE,
28 stdout=subprocess.PIPE,
29 stdin=subprocess.PIPE)
30 err=res.stderr.read()
31 if err:
32 cmd_res=err
33 else:
34 cmd_res=res.stdout.read()
35
36 #发
37 if not cmd_res:
38 cmd_res=\'执行成功\'.encode(\'gbk\')
39
40 length=len(cmd_res)
41
42 data_length=struct.pack(\'i\',length)
43 conn.send(data_length)
44 conn.send(cmd_res)
45 except Exception as e:
46 print(e)
47 break
tcp_socket_client客户端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5 import struct
6 from functools import partial
7 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
8 back_log=5
9 buffer_size=1024
10
11 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
12 tcp_client.connect(ip_port)
13
14 while True:
15 cmd=input(\'>>: \').strip()
16 if not cmd:continue
17 if cmd == \'quit\':break
18
19 tcp_client.send(cmd.encode(\'utf-8\'))
20
21
22 #解决粘包
23 length_data=tcp_client.recv(4)
24 length=struct.unpack(\'i\',length_data)[0]
25
26 recv_size=0
27 recv_data=b\'\'
28 while recv_size < length:
29 recv_data+=tcp_client.recv(buffer_size)
30 recv_size=len(recv_data)
31 print(\'命令的执行结果是 \',recv_data.decode(\'gbk\'))
32 tcp_client.close()
十二、用到的相关模块知识回顾
1、subprocess模块
subprocess 作用：启动一个新的进程并与之通信
语法：
subprocess.Popen(args, bufsize=0, executable=None, stdin=None, stdout=None, stderr=None, preexec_fn=None, close_fds=False, shell=False, cwd=None, env=None, universal_newlines=False, startupinfo=None, creationflags=0)
参数：
Popen类： 用Popen来创建进程，并与进程进行复杂的交互
shell=True: 指定的命令行会通过shell来执行
stdin : 标准输入
stdout : 标准输出
stderr : 标准错误的文件句柄
PIPE : 管道 ,默认值 为: None, 表示不做重定向，管道可以用来接收数据。
示例1：执行dir命令，就会交给shell解释器执行 操作
1 import subprocess #导入模块2
3 命令：
4 >>> subprocess.Popen("dir", shell=True) #执行dir命令，交给shell解释器执行
示例2：subprocess 把标准输出放入管道中，屏幕上就不会输出内容
12 res=subprocess.Popen("dir", shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE) #执行dir命令，交给shell解释器执行，通过标准类型和subprocess.PIPE放入管道中。
3
4 >>> res.stdout.read() #读取管道里面的数据，在程序中，读取也不会输出到屏幕上。
如果再读一次内容就会空了
示例3：subprocess 执行一个系统没有的命令，就会产生正常的输出
1 #执行一个系统没有的命令，就会产生正常的输出2
3 >>> res=subprocess.Popen("sfsfdsfdsfs", shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)
res.stdout.read() 没内容
res.stderr.read() 有内容
2、struct模块
struct模块作用：解决bytes和其他二进制数据类型的转换
示例用法：
struct.pack(\'i\',12)
struct.unpack(\'i\',l)
参数说明：
pack函数作用：把任意数据类型变成bytes
十三、socket 实现并发
SocketServer是基于socket写成的一个更强大的模块。
SocketServer简化了网络服务器的编写。它有4个类：TCPServer，UDPServer，UnixStreamServer，UnixDatagramServer。这4个类是同步进行处理的，另外通过ForkingMixIn和ThreadingMixIn类来支持异步。
在python3中该模块是socketserver
在python2中该模块是Socketserver
1 分情况导入导入模块2 try:
3 import socketserver #Python 3
4 except ImportError:
5 import SocketServer #Python 2
服务器
服务器要使用处理程序，必须将其出入到服务器对象，定义了5个基本的服务器类型(就是“类”)。BaseServer，TCPServer，UnixStreamServer，UDPServer，UnixDatagramServer。注意：BaseServer不直接对外服务。
关系如下：
服务器：
要使用处理程序，必须将其传入到服务器的对象，定义了四个基本的服务器类。
（1）TCPServer(address,handler) 支持使用IPv4的TCP协议的服务器，address是一个（host,port）元组。Handler是BaseRequestHandler或StreamRequestHandler类的子类的实例。
（2）UDPServer(address,handler) 支持使用IPv4的UDP协议的服务器，address和handler与TCPServer中类似。
（3）UnixStreamServer(address,handler) 使用UNIX域套接字实现面向数据流协议的服务器，继承自TCPServer。
（4）UnixDatagramServer(address,handler) 使用UNIX域套接字实现数据报协议的服务器，继承自UDPServer。
这四个类的实例都有以下方法。
1、s.socket 用于传入请求的套接字对象。
2、s.sever_address 监听服务器的地址。如元组（"127.0.0.1",80）
3、s.RequestHandlerClass 传递给服务器构造函数并由用户提供的请求处理程序类。
4、s.serve_forever() 处理无限的请求 #无限处理client连接请求
5、s.shutdown() 停止serve_forever()循环
SocketServer模块中主要的有以下几个类：
1、BaseServer 包含服务器的核心功能与混合类（mix-in）的钩子功能。这个类主要用于派生，不要直接生成这个类的类对象，可以考虑使用TCPServer和UDPServer类。
2、TCPServer 基本的网络同步TCP服务器
3、UDPServer 基本的网络同步UDP服务器
4、ForkingTCPServer 是ForkingMixIn与TCPServer的组合
5、ForkingUDPServer 是ForkingMixIn与UDPServer的组合
6、ThreadingUDPServer 是ThreadingMixIn和UDPserver的组合
7、ThreadingTCPServer 是ThreadingMixIn和TCPserver的组合
8、BaseRequestHandler 必须创建一个请求处理类，它是BaseRequestHandler的子类并重载其handle()方法。
9、StreamRequestHandler 实现TCP请求处理类的
10、DatagramRequestHandler 实现UDP请求处理类的
11、ThreadingMixIn 实现了核心的线程化功能，用于与服务器类进行混合(mix-in)，以提供一些异步特性。不要直接生成这个类的对象。
12、ForkingMixIn 实现了核心的进程化功能，用于与服务器类进行混合(mix-in)，以提供一些异步特性。不要直接生成这个类的对象。
关系图如下：
创建服务器的步骤：
1：首先必须创建一个请求处理类
2：它是BaseRequestHandler的子类
3：该请求处理类是BaseRequestHandler的子类并重新写其handle()方法
实例化 请求处理类传入服务器地址和请求处理程序类
最后实例化调用serve_forever() #无限处理client请求
记住一个原则：对tcp来说：self.request=conn
实例：
1、tcp_socket_server服务端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 #服务端已经实现并发，处理客户端请求
5
6 import socketserver
7
8 class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler): #基本的通信循环
9 def handle(self):
10 print(\'conn is: \',self.request) #与client的链接请求信息
11 print(\'addr is: \',self.client_address) #获取client的地址和端口号
12 #通信循环
13 while True:
14 #收消息
15 data=self.request.recv(1024)
16 print(\'收到客户端的消息是\',data)
17
18 #发消息
19 self.request.sendall(data.upper())
20
21 if __name__ == \'__main__\':
22 s=socketserver.ThreadingTCPServer((\'127.0.0.1\',8000),MyServer) #开启多线程，绑定地址，和处理通信的类
23 s.serve_forever() #连接循环
tcp_socket_client客户端
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5 ip_port=(\'127.0.0.1\',8000)
6 back_log=5
7 buffer_size=1024
8
9 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
10 tcp_client.connect(ip_port)
11
12 while True:
13 msg=input(\'>>: \').strip()
14 if not msg:continue
15 if msg == \'quit\':break
16
17 tcp_client.send(msg.encode(\'utf-8\'))
18
19 data=tcp_client.recv(buffer_size)
20 print(\'收到服务端发来的消息: \',data.decode(\'utf-8\'))
21
22 tcp_client.close()
执行结果：
开启一个服务端程序，再开多个客户端，向服务器发送命令：
1 #客户端12 >>: hello #输入要发送的消息
3 收到服务端发来的消息: HELLO
4
5 #客户端2
6 >>: word
7 收到服务端发来的消息: WORD
8
9 #服务端
10 conn is: <socket.socket fd=412, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=(\'127.0.0.1\', 8000), raddr=(\'127.0.0.1\', 62813)>
11 addr is: (\'127.0.0.1\', 62813)
12 收到客户端的消息是 b\'hello\' #客户端收到的消息
13
14 conn is: <socket.socket fd=256, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=(\'127.0.0.1\', 8000), raddr=(\'127.0.0.1\', 62816)>
15 addr is: (\'127.0.0.1\', 62816)
16 收到客户端的消息是 b\'word\'
View Code
2、udp实现并发
记住一个原则：对udp来说：self.request=(client_data_bytes,udp的套接字对象)
udp_socket_server服务端：
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 import socketserver
5
6 class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):
7 def handle(self):
8 print(self.request)
9 print(\'收到客户端的消息是\',self.request[0])
10 self.request[1].sendto(self.request[0].upper(),self.client_address) #发送的是第1个消息，第2个地址
11
12
13 if __name__ == \'__main__\':
14 s=socketserver.ThreadingUDPServer((\'127.0.0.1\',8080),MyServer) #多线程
15 s.serve_forever()
udp_socket_client客户端：
1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from socket import *
5 ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
6 buffer_size=1024
7
8 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #数据报
9
10 while True:
11 msg=input(\'>>: \').strip()
12 udp_client.sendto(msg.encode(\'utf-8\'),ip_port)
13
14 data,addr=udp_client.recvfrom(buffer_size)
15 # print(data.decode(\'utf-8\'))
16 print(data)
执行结果：
先启动服务端，再开多个客户端，向服务端发送消息。
1 #客户端2 >>: welcome #输入要发送的消息
3 b\'WELCOME\'
4
5 >>: hello
6 b\'HELLO\'
7 >>:
8
9 #服务端
10 (b\'welcome\', <socket.socket fd=388, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_DGRAM, proto=0, laddr=(\'127.0.0.1\', 8080)>)
11 收到客户端的消息是 b\'welcome\' #服务端接收到的消息
12
13 (b\'hello\', <socket.socket fd=388, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_DGRAM, proto=0, laddr=(\'127.0.0.1\', 8080)>)
14 收到客户端的消息是 b\'hello\'
View Code
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