网络编程
一.楔子
你现在已经学会了写python代码，假如你写了两个python文件a.py和b.py，分别去运行，你就会发现，这两个python的文件分别运行的很好。但是如果这两个程序之间想要传递一个数据，你要怎么做呢？
这个问题以你现在的知识就可以解决了，我们可以创建一个文件，把a.py想要传递的内容写到文件中，然后b.py从这个文件中读取内容就可以了。
但是当你的a.py和b.py分别在不同电脑上的时候，你要怎么办呢？
类似的机制有计算机网盘，qq等等。我们可以在我们的电脑上和别人聊天，可以在自己的电脑上向网盘中上传、下载内容。这些都是两个程序在通信。
二.软件开发的架构
我们了解的涉及到两个程序之间通讯的应用大致可以分为两种：
第一种是应用类：qq、微信、网盘、优酷这一类是属于需要安装的桌面应用
第二种是web类：比如百度、知乎、博客园等使用浏览器访问就可以直接使用的应用
这些应用的本质其实都是两个程序之间的通讯。而这两个分类又对应了两个软件开发的架构～
1.C/S架构
C/S即：Client与Server ，中文意思：客户端与服务器端架构，这种架构也是从用户层面（也可以是物理层面）来划分的。
这里的客户端一般泛指客户端应用程序EXE，程序需要先安装后，才能运行在用户的电脑上，对用户的电脑操作系统环境依赖较大。
2.B/S架构
B/S即：Browser与Server，中文意思：浏览器端与服务器端架构，这种架构是从用户层面来划分的。
Browser浏览器，其实也是一种Client客户端，只是这个客户端不需要大家去安装什么应用程序，只需在浏览器上通过HTTP请求服务器端相关的资源（网页资源），客户端Browser浏览器就能进行增删改查。
三.网络基础
1.一个程序如何在网络上找到另一个程序？
首先，程序必须要启动，其次，必须有这台机器的地址，我们都知道我们人的地址大概就是国家\省\市\区\街道\楼\门牌号这样字。那么每一台联网的机器在网络上也有自己的地址，它的地址是怎么表示的呢？
就是使用一串数字来表示的，例如：100.4.5.6
什么是ip地址？
IP地址是指互联网协议地址（英语：Internet Protocol Address，又译为网际协议地址），是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。
IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例：点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数（01100100.00000100.00000101.00000110）。
什么是端口？
"端口"是英文port的意译，可以认为是设备与外界通讯交流的出口。
在windows上查看端口占用情况
netstat -aon|findstr "49157"
因此ip地址精确到具体的一台电脑，而端口精确到具体的程序。
2.osi七层模型
引子
须知一个完整的计算机系统是由硬件、操作系统、应用软件三者组成,具备了这三个条件，一台计算机系统就可以自己跟自己玩了（打个单机游戏，玩个扫雷啥的）
如果你要跟别人一起玩，那你就需要上网了，什么是互联网？
互联网的核心就是由一堆协议组成，协议就是标准，比如全世界人通信的标准是英语，如果把计算机比作人，互联网协议就是计算机界的英语。所有的计算机都学会了互联网协议，那所有的计算机都就可以按照统一的标准去收发信息从而完成通信了。
osi七层模型
人们按照分工不同把互联网协议从逻辑上划分了层级：
3.socket概念
socket层
理解socket
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。
站在你的角度上看socket：
其实站在你的角度上看，socket就是一个模块。我们通过调用模块中已经实现的方法建立两个进程之间的连接和通信。 也有人将socket说成ip+port，因为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。 所以我们只要确立了ip和port就能找到一个应用程序，并且使用socket模块来与之通信。
套接字（socket）的发展史
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。
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
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)
4.tcp协议和udp协议
TCP（Transmission Control Protocol）可靠的、面向连接的协议（eg:打电话）、传输效率低全双工通信（发送缓存&接收缓存）、面向字节流。使用TCP的应用：Web浏览器；电子邮件、文件传输程序。
UDP（User Datagram Protocol）不可靠的、无连接的服务，传输效率高（发送前时延小），一对一、一对多、多对一、多对多、面向报文，尽最大努力服务，无拥塞控制。使用UDP的应用：域名系统 (DNS)；视频流；IP语音(VoIP)。
我知道说这些你们也不懂，直接上图。
四.套接字（socket）初使用
基于TCP协议的socket
tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端
server端：
import socket # 1.产生一个socket对象并指定采用的通信版本和协议(TCP) server = socket.socket() # 括号内不写参数 默认就是TCP协议 family=AF_INET基于网络的套接字 type=SOCK_STREAM流式协议即TCP # 2.绑定一个固定的地址(服务端必备的条件) server.bind(('127.0.0.1', 8080)) # 127.0.0.1为本地回环地址 只有自己的电脑可以访问 # 3.设立半连接池(暂且忽略) server.listen(5) # 4.等待接客 sock, addr = server.accept() # return sock, addr 三次握手 print(sock, addr) # sock就是双向通道 addr就是客户端地址 # 5.服务客人 data = sock.recv(1024) # 接收客户端发送过来的消息 1024字节 print(data.decode('utf8')) sock.send('尊敬的客人 您说什么就是什么 一切按照您的要求来'.encode('utf8')) # 给客户端发送消息 注意消息必须是bytes类型 # 6.关闭双向通道 sock.close() # 四次挥手 # 7.关闭服务端 server.close() # 店倒闭了
client端
import socket # 1.生成socket对象指定类型和协议 client = socket.socket() # 2.通过服务端的地址链接服务端 client.connect(('127.0.0.1', 8080)) # 3.直接给服务端发送消息 client.send('大爷有钱 把你们店最好的给我叫出来'.encode('utf8')) # 4.接收服务端发送过来的消息 data = client.recv(1024) print(data.decode('utf8')) # 5.断开与服务端的链接 client.close()
代码优化
优化1：聊天内容自定义
针对消息采用input获取
server端：
client端：
优化2：让聊天循环起来
将聊天的部分用循环包起来
server端：
client端：
上述程序中还是有很多问题，比如如果用户输入为空时，会卡死；如果其中一方退出，另一方会报错。针对这些情况，要进一步进行优化：
优化3：用户输入的消息不能为空
本质其实是两边不能都是recv或者send 一定是一方收一方发
server端模拟的是机器，尽量不要发空消息
client端可以添加提示：
4. server端多次重启可能会报错
Address already in use 主要是mac电脑会报
方式1：改端口号
方式2：加入一条socket配置
5.当client端异常断开的情况下，如何让服务端继续服务其他客人
windows服务端会直接报错
mac服务端会有一段时间反复接收空消息延迟报错
异常处理、空消息判断
server.listen(5) # 半连接池
当有多个客户端来链接的情况下，我们可以设置等待数量(不考虑并发问题)
假设服务端只有一个人的情况下
在测试半连接池的时候，可以不用input获取消息，直接把消息写死即可
基于UDP协议的socket
udp是无链接的，启动服务之后可以直接接受消息，不需要提前建立链接
1.UDP服务端和客户端'各自玩各自的'
2.UDP不会出现多个消息发送合并
简单使用
server端
import socket server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) # UDP协议 server.bind(('127.0.0.1', 8080)) while True: data, addr = server.recvfrom(1024) print('客户端地址>>>:', addr) print('上述地址发送的消息>>>:', data.decode('utf8')) msg = input('>>>:').strip() server.sendto(msg.encode('utf8'), addr)
client端
import socket client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) server_addr = ('127.0.0.1', 8080) while True: msg = input('>>>:').strip() client.sendto(msg.encode('utf8'), server_addr) data, addr = client.recvfrom(1024) print(data.decode('utf8'), addr)
socket参数的详解
socket.socket(family=AF_INET,type=SOCK_STREAM,proto=0,fileno=None)
创建socket对象的参数说明：
| family | 地址系列应为AF_INET(默认值),AF_INET6,AF_UNIX,AF_CAN或AF_RDS。 （AF_UNIX 域实际上是使用本地 socket 文件来通信） |
| type | 套接字类型应为SOCK_STREAM(默认值),SOCK_DGRAM,SOCK_RAW或其他SOCK_常量之一。 SOCK_STREAM 是基于TCP的，有保障的（即能保证数据正确传送到对方）面向连接的SOCKET，多用于资料传送。 SOCK_DGRAM 是基于UDP的，无保障的面向消息的socket，多用于在网络上发广播信息。 |
| proto | 协议号通常为零,可以省略,或者在地址族为AF_CAN的情况下,协议应为CAN_RAW或CAN_BCM之一。 |
| fileno | 如果指定了fileno,则其他参数将被忽略,导致带有指定文件描述符的套接字返回。 与socket.fromfd()不同,fileno将返回相同的套接字,而不是重复的。 这可能有助于使用socket.close()关闭一个独立的插座。 |
