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• 网络编程
  • 一.楔子
  • 二.客户端／服务端架构
  • 三.网络基础
  • 四.套接字（socket）初使用
  • 五.黏包
  • 六.socketserver模块
• 并发编程
  • 进程
  • 线程
  • 协程

网络编程

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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。

 

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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。

 

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三.网络基础

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

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）。

"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。

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.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。

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。

3.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。

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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
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',8898))  #把地址绑定到套接字
sk.listen()          #监听链接
conn,addr = sk.accept() #接受客户端链接
ret = conn.recv(1024)  #接收客户端信息
print(ret)       #打印客户端信息
conn.send(b'hi')        #向客户端发送信息
conn.close()       #关闭客户端套接字
sk.close()        #关闭服务器套接字(可选)

client端

import socket
sk = socket.socket()           # 创建客户套接字
sk.connect(('127.0.0.1',8898))    # 尝试连接服务器
sk.send(b'hello!')
ret = sk.recv(1024)         # 对话(发送/接收)
print(ret)
sk.close()            # 关闭客户套接字

 

问题：有的同学在重启服务端时可能会遇到

解决方法：

#加入一条socket配置，重用ip和端口
import socket
from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR
sk = socket.socket()
sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
sk.bind(('127.0.0.1',8898))  #把地址绑定到套接字
sk.listen()          #监听链接
conn,addr = sk.accept() #接受客户端链接
ret = conn.recv(1024)   #接收客户端信息
print(ret)              #打印客户端信息
conn.send(b'hi')        #向客户端发送信息
conn.close()       #关闭客户端套接字
sk.close()        #关闭服务器套接字(可选)

  

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

简单使用

server端

import socket
udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)   #创建一个服务器的套接字
udp_sk.bind(('127.0.0.1',9000))        #绑定服务器套接字
msg,addr = udp_sk.recvfrom(1024)
print(msg)
udp_sk.sendto(b'hi',addr)                 # 对话(接收与发送)
udp_sk.close()                         # 关闭服务器套接字

client端

import socket
ip_port=('127.0.0.1',9000)
udp_sk=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
udp_sk.sendto(b'hello',ip_port)
back_msg,addr=udp_sk.recvfrom(1024)
print(back_msg.decode('utf-8'),addr)

 qq聊天

#_*_coding:utf-8_*_
import socket
ip_port=('127.0.0.1',8081)
udp_server_sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
udp_server_sock.bind(ip_port)
while True:

qq_msg,addr=udp_server_sock.recvfrom(1024)

print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],qq_msg.decode('utf-8')))

back_msg=input('回复消息: ').strip()
udp_server_sock.sendto(back_msg.encode(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span>),addr)</pre>

#_*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE=1024
udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
qq_name_dic={

'金老板'😦'127.0.0.1',8081),

'哪吒'😦'127.0.0.1',8081),

'egg'😦'127.0.0.1',8081),

'yuan'😦'127.0.0.1',8081),

}
while True:

qq_name=input('请选择聊天对象: ').strip()

while True:

msg=input('请输入消息,回车发送,输入q结束和他的聊天: ').strip()

if msg == 'q':break

if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue

udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name])
    back_msg,addr</span>=<span style="color: #000000;">udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE)
    </span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m</span><span style="color: #800000;">'</span> %(addr[0],addr[1],back_msg.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">)))

udp_client_socket.close()

时间服务器

# _*_coding:utf-8_*_
from socket import *
from time import strftime
ip_port = ('127.0.0.1', 9000)

bufsize = 1024
tcp_server = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

tcp_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)

tcp_server.bind(ip_port)
while True:

msg, addr = tcp_server.recvfrom(bufsize)

print('===>', msg)
</span><span style="color: #0000ff;">if</span> <span style="color: #0000ff;">not</span><span style="color: #000000;"> msg:
    time_fmt </span>= <span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">%Y-%m-%d %X</span><span style="color: #800000;">'</span>
<span style="color: #0000ff;">else</span><span style="color: #000000;">:
    time_fmt </span>= msg.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">)
back_msg </span>=<span style="color: #000000;"> strftime(time_fmt)

tcp_server.sendto(back_msg.encode(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">), addr)

tcp_server.close()

#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',9000)
bufsize=1024
tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
while True:

msg=input('请输入时间格式(例%Y %m %d)>>: ').strip()

tcp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)
data</span>=tcp_client.recv(bufsize)</pre>

飞秋通信

from socket import *
updsocket = socket(type = SOCK_DGRAM)
addr = ("192.168.0.168",2425)
msg = input('>>>')
updsocket.sendto(("1:111:eva:eva:32:%s"%msg).encode('gbk'),addr)

飞秋运行时，会监听2425端口，所以我们首先要和本地建立UDP连接
1:111:eva:eva:32:要发送的内容 
1表示版本号，111标识包号，eva表示用户名，第二个eva表示主机名，32表示发送消息，后面的表示要发送的消息内容。

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。

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五.黏包

黏包现象

让我们基于tcp先制作一个远程执行命令的程序（命令ls -l ; lllllll ; pwd）

res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)
的结果的编码是以当前所在的系统为准的，如果是windows，那么res.stdout.read()读出的就是GBK编码的，在接收端需要用GBK解码
且只能从管道里读一次结果

同时执行多条命令之后，得到的结果很可能只有一部分，在执行其他命令的时候又接收到之前执行的另外一部分结果，这种显现就是黏包。

基于tcp协议实现的黏包

#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
import subprocess
ip_port=('127.0.0.1',8888)

BUFSIZE=1024
tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

tcp_socket_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)

tcp_socket_server.bind(ip_port)

tcp_socket_server.listen(5)
while True:

conn,addr=tcp_socket_server.accept()

print('客户端',addr)
</span><span style="color: #0000ff;">while</span><span style="color: #000000;"> True:
    cmd</span>=<span style="color: #000000;">conn.recv(BUFSIZE)
    </span><span style="color: #0000ff;">if</span> len(cmd) == 0:<span style="color: #0000ff;">break</span><span style="color: #000000;">

    res</span>=subprocess.Popen(cmd.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span>),shell=<span style="color: #000000;">True,
                     stdout</span>=<span style="color: #000000;">subprocess.PIPE,
                     stdin</span>=<span style="color: #000000;">subprocess.PIPE,
                     stderr</span>=<span style="color: #000000;">subprocess.PIPE)

    stderr</span>=<span style="color: #000000;">res.stderr.read()
    stdout</span>=<span style="color: #000000;">res.stdout.read()
    conn.send(stderr)
    conn.send(stdout)</span></pre>

#_*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=('127.0.0.1',8888)
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

res=s.connect_ex(ip_port)
while True:

msg=input('>>: ').strip()

if len(msg) == 0:continue

if msg == 'quit':break
s.send(msg.encode(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
act_res</span>=<span style="color: #000000;">s.recv(BUFSIZE)

</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(act_res.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span>),end=<span style="color: #800000;">''</span>)</pre>

基于udp协议实现的黏包

#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
import subprocess
ip_port=('127.0.0.1',9000)

bufsize=1024
udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)

udp_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)

udp_server.bind(ip_port)
while True:

#收消息

cmd,addr=udp_server.recvfrom(bufsize)

print('用户命令----->',cmd)
</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">逻辑处理</span>
res=subprocess.Popen(cmd.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span>),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=<span style="color: #000000;">subprocess.PIPE)
stderr</span>=<span style="color: #000000;">res.stderr.read()
stdout</span>=<span style="color: #000000;">res.stdout.read()

</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">发消息</span>

    udp_server.sendto(stderr,addr)

udp_server.sendto(stdout,addr)

udp_server.close()

from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',9000)
bufsize=1024
udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
while True:

msg=input('>>: ').strip()

udp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)

err,addr=udp_client.recvfrom(bufsize)

out,addr=udp_client.recvfrom(bufsize)

if err:

print('error : %s'%err.decode('utf-8'),end='')

if out:

print(out.decode('utf-8'), end='')

注意：只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包

黏包成因

TCP协议中的数据传递

tcp协议的拆包机制

当发送端缓冲区的长度大于网卡的MTU时，tcp会将这次发送的数据拆成几个数据包发送出去。 
MTU是Maximum Transmission Unit的缩写。意思是网络上传送的最大数据包。MTU的单位是字节。 大部分网络设备的MTU都是1500。如果本机的MTU比网关的MTU大，大的数据包就会被拆开来传送，这样会产生很多数据包碎片，增加丢包率，降低网络速度。

面向流的通信特点和Nagle算法

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。 
对于空消息：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），也可以被发送，udp协议会帮你封装上消息头发送过去。 
可靠黏包的tcp协议：tcp的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，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。

基于tcp协议特点的黏包现象成因 

发送端可以是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据。
也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，因此TCP协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的原因。
而UDP是面向消息的协议，每个UDP段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和TCP是很不同的。
怎样定义消息呢？可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息，需要明白的是当对方send一条信息的时候，无论底层怎样分段分片，TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。

例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件，发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的，在接收方看了，根本不知道该文件的字节流从何处开始，在何处结束

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。

UDP不会发生黏包

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。 
对于空消息：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），也可以被发送，udp协议会帮你封装上消息头发送过去。 
不可靠不黏包的udp协议：udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对唯一一个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。

补充说明:

    用UDP协议发送时，用sendto函数最大能发送数据的长度为：65535- IP头(20) – UDP头(8)＝65507字节。用sendto函数发送数据时，如果发送数据长度大于该值，则函数会返回错误。（丢弃这个包，不进行发送） 
用TCP协议发送时，由于TCP是数据流协议，因此不存在包大小的限制（暂不考虑缓冲区的大小），这是指在用send函数时，数据长度参数不受限制。而实际上，所指定的这段数据并不一定会一次性发送出去，如果这段数据比较长，会被分段发送，如果比较短，可能会等待和下一次数据一起发送。</span></pre>

会发生黏包的两种情况

情况一 发送方的缓存机制

发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一起，产生粘包）

#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)
tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

tcp_socket_server.bind(ip_port)

tcp_socket_server.listen(5)
conn,addr=tcp_socket_server.accept()
data1=conn.recv(10)

data2=conn.recv(10)
print('----->',data1.decode('utf-8'))

print('----->',data2.decode('utf-8'))
conn.close()

#_*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=('127.0.0.1',8080)
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

res=s.connect_ex(ip_port)
s.send('hello'.encode('utf-8'))

s.send('egg'.encode('utf-8'))

情况二 接收方的缓存机制

接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包） 

#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)
tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

tcp_socket_server.bind(ip_port)

tcp_socket_server.listen(5)
conn,addr=tcp_socket_server.accept()
data1=conn.recv(2) #一次没有收完整

data2=conn.recv(10)#下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的
print('----->',data1.decode('utf-8'))

print('----->',data2.decode('utf-8'))
conn.close()

#_*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=('127.0.0.1',8080)
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

res=s.connect_ex(ip_port)
s.send('hello egg'.encode('utf-8'))

 

总结

黏包现象只发生在tcp协议中：

1.从表面上看，黏包问题主要是因为发送方和接收方的缓存机制、tcp协议面向流通信的特点。

2.实际上，主要还是因为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

黏包的解决方案

解决方案一

问题的根源在于，接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度，所以解决粘包的方法就是围绕，如何让发送端在发送数据前，把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓，然后接收端来一个死循环接收完所有数据。

 

#_*_coding:utf-8_*_
import socket,subprocess
ip_port=('127.0.0.1',8080)
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(ip_port)

s.listen(5)
while True:

conn,addr=s.accept()

print('客户端',addr)

while True:

msg=conn.recv(1024)

if not msg:break

res=subprocess.Popen(msg.decode('utf-8'),shell=True,

stdin=subprocess.PIPE,

stderr=subprocess.PIPE,

stdout=subprocess.PIPE)

err=res.stderr.read()

if err:

ret=err

else:

ret=res.stdout.read()

data_length=len(ret)

conn.send(str(data_length).encode('utf-8'))

data=conn.recv(1024).decode('utf-8')

if data == 'recv_ready':

conn.sendall(ret)

conn.close()

#_*_coding:utf-8_*_
import socket,time
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080))
while True:

msg=input('>>: ').strip()

if len(msg) == 0:continue

if msg == 'quit':break
s.send(msg.encode(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
length</span>=int(s.recv(1024).decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
s.send(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">recv_ready</span><span style="color: #800000;">'</span>.encode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
send_size</span>=<span style="color: #000000;">0
recv_size</span>=<span style="color: #000000;">0
data</span>=b<span style="color: #800000;">''</span>
<span style="color: #0000ff;">while</span> recv_size &lt;<span style="color: #000000;"> length:
    data</span>+=s.recv(1024<span style="color: #000000;">)
    recv_size</span>+=<span style="color: #000000;">len(data)


</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(data.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span>))</pre>

存在的问题：
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

 

解决方案进阶

刚刚的方法，问题在于我们我们在发送

我们可以借助一个模块，这个模块可以把要发送的数据长度转换成固定长度的字节。这样客户端每次接收消息之前只要先接受这个固定长度字节的内容看一看接下来要接收的信息大小，那么最终接受的数据只要达到这个值就停止，就能刚好不多不少的接收完整的数据了。

struct模块

该模块可以把一个类型，如数字，转成固定长度的bytes

>>> struct.pack('i',1111111111111)
struct.error: 'i' format requires -2147483648 <= number <= 2147483647 #这个是范围

import json,struct
#假设通过客户端上传1T:1073741824000的文件a.txt
#为避免粘包,必须自定制报头

header={'file_size':1073741824000,'file_name':'/a/b/c/d/e/a.txt','md5':'8f6fbf8347faa4924a76856701edb0f3'} #1T数据,文件路径和md5值
#为了该报头能传送,需要序列化并且转为bytes

head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8') #序列化并转成bytes,用于传输
#为了让客户端知道报头的长度,用struck将报头长度这个数字转成固定长度:4个字节

head_len_bytes=struct.pack('i',len(head_bytes)) #这4个字节里只包含了一个数字,该数字是报头的长度
#客户端开始发送

conn.send(head_len_bytes) #先发报头的长度,4个bytes

conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式

conn.sendall(文件内容) #然后发真实内容的字节格式
#服务端开始接收

head_len_bytes=s.recv(4) #先收报头4个bytes,得到报头长度的字节格式

x=struct.unpack('i',head_len_bytes)[0] #提取报头的长度



head_bytes=s.recv(x) #按照报头长度x,收取报头的bytes格式

header=json.loads(json.dumps(header)) #提取报头
#最后根据报头的内容提取真实的数据,比如

real_data_len=s.recv(header['file_size'])

s.recv(real_data_len)

#_*_coding:utf-8_*_
#http://www.cnblogs.com/coser/archive/2011/12/17/2291160.html
__author__ = 'Linhaifeng'
import struct
import binascii
import ctypes
values1 = (1, 'abc'.encode('utf-8'), 2.7)

values2 = ('defg'.encode('utf-8'),101)

s1 = struct.Struct('I3sf')

s2 = struct.Struct('4sI')
print(s1.size,s2.size)

prebuffer=ctypes.create_string_buffer(s1.size+s2.size)

print('Before : ',binascii.hexlify(prebuffer))

# t=binascii.hexlify('asdfaf'.encode('utf-8'))
 print(t)

s1.pack_into(prebuffer,0,values1)

s2.pack_into(prebuffer,s1.size,values2)
print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer))

print(s1.unpack_from(prebuffer,0))

print(s2.unpack_from(prebuffer,s1.size))
s3=struct.Struct('ii')

s3.pack_into(prebuffer,0,123,123)

print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer))

print(s3.unpack_from(prebuffer,0))

使用struct解决黏包 

借助struct模块，我们知道长度数字可以被转换成一个标准大小的4字节数字。因此可以利用这个特点来预先发送数据长度。

发送时	接收时
先发送struct转换好的数据长度4字节	先接受4个字节使用struct转换成数字来获取要接收的数据长度
再发送数据	再按照长度接收数据

import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加

phone.bind(('127.0.0.1',8080))
phone.listen(5)
while True:

conn,addr=phone.accept()

while True:

cmd=conn.recv(1024)

if not cmd:break

print('cmd: %s' %cmd)
    res</span>=subprocess.Popen(cmd.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">),
                         shell</span>=<span style="color: #000000;">True,
                         stdout</span>=<span style="color: #000000;">subprocess.PIPE,
                         stderr</span>=<span style="color: #000000;">subprocess.PIPE)
    err</span>=<span style="color: #000000;">res.stderr.read()
    </span><span style="color: #0000ff;">print</span><span style="color: #000000;">(err)
    </span><span style="color: #0000ff;">if</span><span style="color: #000000;"> err:
        back_msg</span>=<span style="color: #000000;">err
    </span><span style="color: #0000ff;">else</span><span style="color: #000000;">:
        back_msg</span>=<span style="color: #000000;">res.stdout.read()


    conn.send(struct.pack(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">i</span><span style="color: #800000;">'</span>,len(back_msg))) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">先发back_msg的长度</span>
    conn.sendall(back_msg) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">在发真实的内容</span>


    conn.close()

#_*_coding:utf-8_*_
import socket,time,struct
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080))
while True:

msg=input('>>: ').strip()

if len(msg) == 0:continue

if msg == 'quit':break
s.send(msg.encode(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))



l</span>=s.recv(4<span style="color: #000000;">)
x</span>=struct.unpack(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">i</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">,l)[0]
</span><span style="color: #0000ff;">print</span><span style="color: #000000;">(type(x),x)
</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> print(struct.unpack('I',l))</span>
r_s=<span style="color: #000000;">0
data</span>=b<span style="color: #800000;">''</span>
<span style="color: #0000ff;">while</span> r_s &lt;<span style="color: #000000;"> x:
    r_d</span>=s.recv(1024<span style="color: #000000;">)
    data</span>+=<span style="color: #000000;">r_d
    r_s</span>+=<span style="color: #000000;">len(r_d)

</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> print(data.decode('utf-8'))</span>
<span style="color: #0000ff;">print</span>(data.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">gbk</span><span style="color: #800000;">'</span>)) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">windows默认gbk编码</span></pre>

 

我们还可以把报头做成字典，字典里包含将要发送的真实数据的详细信息，然后json序列化，然后用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节（4个自己足够用了）

发送时	接收时
先发报头长度	先收报头长度，用struct取出来
再编码报头内容然后发送	根据取出的长度收取报头内容，然后解码，反序列化
最后发真实内容	从反序列化的结果中取出待取数据的详细信息，然后去取真实的数据内容

import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加

phone.bind(('127.0.0.1',8080))
phone.listen(5)
while True:

conn,addr=phone.accept()

while True:

cmd=conn.recv(1024)

if not cmd:break

print('cmd: %s' %cmd)
    res</span>=subprocess.Popen(cmd.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">),
                         shell</span>=<span style="color: #000000;">True,
                         stdout</span>=<span style="color: #000000;">subprocess.PIPE,
                         stderr</span>=<span style="color: #000000;">subprocess.PIPE)
    err</span>=<span style="color: #000000;">res.stderr.read()
    </span><span style="color: #0000ff;">print</span><span style="color: #000000;">(err)
    </span><span style="color: #0000ff;">if</span><span style="color: #000000;"> err:
        back_msg</span>=<span style="color: #000000;">err
    </span><span style="color: #0000ff;">else</span><span style="color: #000000;">:
        back_msg</span>=<span style="color: #000000;">res.stdout.read()

    headers</span>={<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">data_size</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">:len(back_msg)}
    head_json</span>=<span style="color: #000000;">json.dumps(headers)
    head_json_bytes</span>=bytes(head_json,encoding=<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">)

    conn.send(struct.pack(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">i</span><span style="color: #800000;">'</span>,len(head_json_bytes))) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">先发报头的长度</span>
    conn.send(head_json_bytes) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">再发报头</span>
    conn.sendall(back_msg) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">在发真实的内容</span>


    conn.close()

from socket import *
import struct,json
ip_port=('127.0.0.1',8080)

client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

client.connect(ip_port)
while True:

cmd=input('>>: ')

if not cmd:continue

client.send(bytes(cmd,encoding='utf-8'))
head</span>=client.recv(4<span style="color: #000000;">)
head_json_len</span>=struct.unpack(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">i</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">,head)[0]
head_json</span>=json.loads(client.recv(head_json_len).decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
data_len</span>=head_json[<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">data_size</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">]

recv_size</span>=<span style="color: #000000;">0
recv_data</span>=b<span style="color: #800000;">''</span>
<span style="color: #0000ff;">while</span> recv_size &lt;<span style="color: #000000;"> data_len:
    recv_data</span>+=client.recv(1024<span style="color: #000000;">)
    recv_size</span>+=<span style="color: #000000;">len(recv_data)

</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(recv_data.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">print(recv_data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码</span></pre>

 

FTP作业：上传下载文件

import socket
import struct
import json
import subprocess
import os
class MYTCPServer:

address_family = socket.AF_INET
socket_type </span>=<span style="color: #000000;"> socket.SOCK_STREAM

allow_reuse_address </span>=<span style="color: #000000;"> False

max_packet_size </span>= 8192<span style="color: #000000;">

coding</span>=<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">

request_queue_size </span>= 5<span style="color: #000000;">

server_dir</span>=<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">file_upload</span><span style="color: #800000;">'</span>

<span style="color: #0000ff;">def</span> <span style="color: #800080;">__init__</span>(self, server_address, bind_and_activate=<span style="color: #000000;">True):
    </span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #800000;">Constructor.  May be extended, do not override.</span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #000000;">
    self.server_address</span>=<span style="color: #000000;">server_address
    self.socket </span>=<span style="color: #000000;"> socket.socket(self.address_family,
                                self.socket_type)
    </span><span style="color: #0000ff;">if</span><span style="color: #000000;"> bind_and_activate:
        </span><span style="color: #0000ff;">try</span><span style="color: #000000;">:
            self.server_bind()
            self.server_activate()
        </span><span style="color: #0000ff;">except</span><span style="color: #000000;">:
            self.server_close()
            </span><span style="color: #0000ff;">raise</span>

<span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> server_bind(self):
    </span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #800000;">Called by constructor to bind the socket.
    </span><span style="color: #800000;">"""</span>
    <span style="color: #0000ff;">if</span><span style="color: #000000;"> self.allow_reuse_address:
        self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, </span>1<span style="color: #000000;">)
    self.socket.bind(self.server_address)
    self.server_address </span>=<span style="color: #000000;"> self.socket.getsockname()

</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> server_activate(self):
    </span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #800000;">Called by constructor to activate the server.
    </span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #000000;">
    self.socket.listen(self.request_queue_size)

</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> server_close(self):
    </span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #800000;">Called to clean-up the server.
    </span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #000000;">
    self.socket.close()

</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> get_request(self):
    </span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #800000;">Get the request and client address from the socket.
    </span><span style="color: #800000;">"""</span>
    <span style="color: #0000ff;">return</span><span style="color: #000000;"> self.socket.accept()

</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> close_request(self, request):
    </span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #800000;">Called to clean up an individual request.</span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #000000;">
    request.close()

</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> run(self):
    </span><span style="color: #0000ff;">while</span><span style="color: #000000;"> True:
        self.conn,self.client_addr</span>=<span style="color: #000000;">self.get_request()
        </span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">from client </span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">,self.client_addr)
        </span><span style="color: #0000ff;">while</span><span style="color: #000000;"> True:
            </span><span style="color: #0000ff;">try</span><span style="color: #000000;">:
                head_struct </span>= self.conn.recv(4<span style="color: #000000;">)
                </span><span style="color: #0000ff;">if</span> <span style="color: #0000ff;">not</span> head_struct:<span style="color: #0000ff;">break</span><span style="color: #000000;">

                head_len </span>= struct.unpack(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">i</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">, head_struct)[0]
                head_json </span>=<span style="color: #000000;"> self.conn.recv(head_len).decode(self.coding)
                head_dic </span>=<span style="color: #000000;"> json.loads(head_json)

                </span><span style="color: #0000ff;">print</span><span style="color: #000000;">(head_dic)
                </span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">head_dic={'cmd':'put','filename':'a.txt','filesize':123123}</span>
                cmd=head_dic[<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">cmd</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">]
                </span><span style="color: #0000ff;">if</span><span style="color: #000000;"> hasattr(self,cmd):
                    func</span>=<span style="color: #000000;">getattr(self,cmd)
                    func(head_dic)
            </span><span style="color: #0000ff;">except</span><span style="color: #000000;"> Exception:
                </span><span style="color: #0000ff;">break</span>

<span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> put(self,args):
    file_path</span>=<span style="color: #000000;">os.path.normpath(os.path.join(
        self.server_dir,
        args[</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">filename</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">]
    ))

    filesize</span>=args[<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">filesize</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">]
    recv_size</span>=<span style="color: #000000;">0
    </span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">-----&gt;</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">,file_path)
    with open(file_path,</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">wb</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">) as f:
        </span><span style="color: #0000ff;">while</span> recv_size &lt;<span style="color: #000000;"> filesize:
            recv_data</span>=<span style="color: #000000;">self.conn.recv(self.max_packet_size)
            f.write(recv_data)
            recv_size</span>+=<span style="color: #000000;">len(recv_data)
            </span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">recvsize:%s filesize:%s</span><span style="color: #800000;">'</span> %<span style="color: #000000;">(recv_size,filesize))

tcpserver1=MYTCPServer(('127.0.0.1',8080))
tcpserver1.run()
#下列代码与本题无关

class MYUDPServer:
</span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #800000;">UDP server class.</span><span style="color: #800000;">"""</span><span style="color: #000000;">
address_family </span>=<span style="color: #000000;"> socket.AF_INET

socket_type </span>=<span style="color: #000000;"> socket.SOCK_DGRAM

allow_reuse_address </span>=<span style="color: #000000;"> False

max_packet_size </span>= 8192<span style="color: #000000;">

coding</span>=<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span>

<span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> get_request(self):
    data, client_addr </span>=<span style="color: #000000;"> self.socket.recvfrom(self.max_packet_size)
    </span><span style="color: #0000ff;">return</span><span style="color: #000000;"> (data, self.socket), client_addr

</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> server_activate(self):
    </span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> No need to call listen() for UDP.</span>
    <span style="color: #0000ff;">pass</span>

<span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> shutdown_request(self, request):
    </span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> No need to shutdown anything.</span>

        self.close_request(request)
</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> close_request(self, request):
    </span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> No need to close anything.</span>
    <span style="color: #0000ff;">pass</span></pre>

import socket
import struct
import json
import os
class MYTCPClient:

address_family = socket.AF_INET
socket_type </span>=<span style="color: #000000;"> socket.SOCK_STREAM

allow_reuse_address </span>=<span style="color: #000000;"> False

max_packet_size </span>= 8192<span style="color: #000000;">

coding</span>=<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">

request_queue_size </span>= 5

<span style="color: #0000ff;">def</span> <span style="color: #800080;">__init__</span>(self, server_address, connect=<span style="color: #000000;">True):
    self.server_address</span>=<span style="color: #000000;">server_address
    self.socket </span>=<span style="color: #000000;"> socket.socket(self.address_family,
                                self.socket_type)
    </span><span style="color: #0000ff;">if</span><span style="color: #000000;"> connect:
        </span><span style="color: #0000ff;">try</span><span style="color: #000000;">:
            self.client_connect()
        </span><span style="color: #0000ff;">except</span><span style="color: #000000;">:
            self.client_close()
            </span><span style="color: #0000ff;">raise</span>

<span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> client_connect(self):
    self.socket.connect(self.server_address)

</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> client_close(self):
    self.socket.close()

</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> run(self):
    </span><span style="color: #0000ff;">while</span><span style="color: #000000;"> True:
        inp</span>=input(<span style="color: #800000;">"</span><span style="color: #800000;">&gt;&gt;: </span><span style="color: #800000;">"</span><span style="color: #000000;">).strip()
        </span><span style="color: #0000ff;">if</span> <span style="color: #0000ff;">not</span> inp:<span style="color: #0000ff;">continue</span><span style="color: #000000;">
        l</span>=<span style="color: #000000;">inp.split()
        cmd</span>=<span style="color: #000000;">l[0]
        </span><span style="color: #0000ff;">if</span><span style="color: #000000;"> hasattr(self,cmd):
            func</span>=<span style="color: #000000;">getattr(self,cmd)
            func(l)


</span><span style="color: #0000ff;">def</span><span style="color: #000000;"> put(self,args):
    cmd</span>=<span style="color: #000000;">args[0]
    filename</span>=args[1<span style="color: #000000;">]
    </span><span style="color: #0000ff;">if</span> <span style="color: #0000ff;">not</span><span style="color: #000000;"> os.path.isfile(filename):
        </span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">file:%s is not exists</span><span style="color: #800000;">'</span> %<span style="color: #000000;">filename)
        </span><span style="color: #0000ff;">return</span>
    <span style="color: #0000ff;">else</span><span style="color: #000000;">:
        filesize</span>=<span style="color: #000000;">os.path.getsize(filename)

    head_dic</span>={<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">cmd</span><span style="color: #800000;">'</span>:cmd,<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">filename</span><span style="color: #800000;">'</span>:os.path.basename(filename),<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">filesize</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">:filesize}
    </span><span style="color: #0000ff;">print</span><span style="color: #000000;">(head_dic)
    head_json</span>=<span style="color: #000000;">json.dumps(head_dic)
    head_json_bytes</span>=bytes(head_json,encoding=<span style="color: #000000;">self.coding)

    head_struct</span>=struct.pack(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">i</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">,len(head_json_bytes))
    self.socket.send(head_struct)
    self.socket.send(head_json_bytes)
    send_size</span>=<span style="color: #000000;">0
    with open(filename,</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">rb</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">) as f:
        </span><span style="color: #0000ff;">for</span> line <span style="color: #0000ff;">in</span><span style="color: #000000;"> f:
            self.socket.send(line)
            send_size</span>+=<span style="color: #000000;">len(line)
            </span><span style="color: #0000ff;">print</span><span style="color: #000000;">(send_size)
        </span><span style="color: #0000ff;">else</span><span style="color: #000000;">:
            </span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">upload successful</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">)

client=MYTCPClient(('127.0.0.1',8080))
client.run()

 

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六.socketserver

解读socketserver源码 —— https://www.cnblogs.com/l-hf/p/11532727.html 

import socketserver
class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        self.data = self.request.recv(1024).strip()
        print("{} wrote:".format(self.client_address[0]))
        print(self.data)
        self.request.sendall(self.data.upper())
if name == "main":

HOST, PORT = "127.0.0.1", 9999
<span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> 设置allow_reuse_address允许服务器重用地址</span>
socketserver.TCPServer.allow_reuse_address =<span style="color: #000000;"> True
</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> 创建一个server, 将服务地址绑定到127.0.0.1:9999</span>
server =<span style="color: #000000;"> socketserver.TCPServer((HOST, PORT),Myserver)
</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> 让server永远运行下去，除非强制停止程序</span>
server.serve_forever()</pre>

import socket
HOST, PORT = "127.0.0.1", 9999

data = "hello"
# 创建一个socket链接，SOCK_STREAM代表使用TCP协议

with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as sock:

sock.connect((HOST, PORT))          # 链接到客户端

sock.sendall(bytes(data + "\n", "utf-8")) # 向服务端发送数据

received = str(sock.recv(1024), "utf-8")# 从服务端接收数据
print("Sent:     {}".format(data))

print("Received: {}".format(received))

 

并发编程

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进程

使用process模块创建进程

在一个python进程中开启子进程，start方法和并发效果。

import time
from multiprocessing import Process
def f(name):

print('hello', name)

print('我是子进程')
if name == 'main':

p = Process(target=f, args=('bob',))

p.start()

time.sleep(1)

print('执行主进程的内容了')

import time
from multiprocessing import Process
def f(name):

print('hello', name)

time.sleep(1)

print('我是子进程')
if name == 'main':

p = Process(target=f, args=('bob',))

p.start()

#p.join()

print('我是父进程')

import os
from multiprocessing import Process
def f(x):

print('子进程id ：',os.getpid(),'父进程id ：',os.getppid())

return x*x
if name == 'main':

print('主进程id ：', os.getpid())

p_lst = []

for i in range(5):

p = Process(target=f, args=(i,))

p.start()

 

进阶，多个进程同时运行（注意，子进程的执行顺序不是根据启动顺序决定的）

import time
from multiprocessing import Process
def f(name):

print('hello', name)

time.sleep(1)
if name == 'main':

p_lst = []

for i in range(5):

p = Process(target=f, args=('bob',))

p.start()

p_lst.append(p)

import time
from multiprocessing import Process
def f(name):

print('hello', name)

time.sleep(1)
if name == 'main':

p_lst = []

for i in range(5):

p = Process(target=f, args=('bob',))

p.start()

p_lst.append(p)

p.join()

# [p.join() for p in p_lst]

print('父进程在执行')

import time
from multiprocessing import Process
def f(name):

print('hello', name)

time.sleep(1)
if name == 'main':

p_lst = []

for i in range(5):

p = Process(target=f, args=('bob',))

p.start()

p_lst.append(p)

# [p.join() for p in p_lst]

print('父进程在执行')

 

除了上面这些开启进程的方法，还有一种以继承Process类的形式开启进程的方式

import os
from multiprocessing import Process
class MyProcess(Process):

def init(self,name):

super().init()

self.name=name

def run(self):

print(os.getpid())

print('%s 正在和女主播聊天' %self.name)
p1=MyProcess('wupeiqi')

p2=MyProcess('yuanhao')

p3=MyProcess('nezha')
p1.start() #start会自动调用run

p2.start()

# p2.run()

p3.start()
p1.join()

p2.join()

p3.join()
print('主线程')

 

进程之间的数据隔离问题

from multiprocessing import Process
def work():

global n

n=0

print('子进程内: ',n)
if name == 'main':

n = 100

p=Process(target=work)

p.start()

print('主进程内: ',n)

线程

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理论知识

全局解释器锁GIL

　　Python代码的执行由Python虚拟机(也叫解释器主循环)来控制。Python在设计之初就考虑到要在主循环中，同时只有一个线程在执行。虽然 Python 解释器中可以“运行”多个线程，但在任意时刻只有一个线程在解释器中运行。
　　对Python虚拟机的访问由全局解释器锁(GIL)来控制，正是这个锁能保证同一时刻只有一个线程在运行。

　　在多线程环境中，Python 虚拟机按以下方式执行：

　　a、设置 GIL；

　　b、切换到一个线程去运行；

　　c、运行指定数量的字节码指令或者线程主动让出控制(可以调用 time.sleep(0))；

　　d、把线程设置为睡眠状态；

　　e、解锁 GIL；

　　d、再次重复以上所有步骤。
　　在调用外部代码(如 C/C++扩展函数)的时候，GIL将会被锁定，直到这个函数结束为止(由于在这期间没有Python的字节码被运行，所以不会做线程切换)编写扩展的程序员可以主动解锁GIL。

python线程模块的选择

　　Python提供了几个用于多线程编程的模块，包括thread、threading和Queue等。thread和threading模块允许程序员创建和管理线程。thread模块提供了基本的线程和锁的支持，threading提供了更高级别、功能更强的线程管理的功能。Queue模块允许用户创建一个可以用于多个线程之间共享数据的队列数据结构。
　　避免使用thread模块，因为更高级别的threading模块更为先进，对线程的支持更为完善，而且使用thread模块里的属性有可能会与threading出现冲突；其次低级别的thread模块的同步原语很少(实际上只有一个)，而threading模块则有很多；再者，thread模块中当主线程结束时，所有的线程都会被强制结束掉，没有警告也不会有正常的清除工作，至少threading模块能确保重要的子线程退出后进程才退出。 

　　thread模块不支持守护线程，当主线程退出时，所有的子线程不论它们是否还在工作，都会被强行退出。而threading模块支持守护线程，守护线程一般是一个等待客户请求的服务器，如果没有客户提出请求它就在那等着，如果设定一个线程为守护线程，就表示这个线程是不重要的，在进程退出的时候，不用等待这个线程退出。

threading模块

multiprocess模块的完全模仿了threading模块的接口，二者在使用层面，有很大的相似性，因而不再详细介绍（官方链接）

线程的创建Threading.Thread类

线程的创建

from threading import Thread
import time
def sayhi(name):
    time.sleep(2)
    print('%s say hello' %name)
if name == 'main':

t=Thread(target=sayhi,args=('egon',))

t.start()

print('主线程')

from threading import Thread
import time
class Sayhi(Thread):
    def __init__(self,name):
        super().__init__()
        self.name=name
    def run(self):
        time.sleep(2)
        print('%s say hello' % self.name)
if name == 'main':

t = Sayhi('egon')

t.start()

print('主线程')

多线程与多进程

from threading import Thread
from multiprocessing import Process
import os
def work():

print('hello',os.getpid())
if name == 'main':

#part1:在主进程下开启多个线程,每个线程都跟主进程的pid一样

t1=Thread(target=work)

t2=Thread(target=work)

t1.start()

t2.start()

print('主线程/主进程pid',os.getpid())
</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">part2:开多个进程,每个进程都有不同的pid</span>
p1=Process(target=<span style="color: #000000;">work)
p2</span>=Process(target=<span style="color: #000000;">work)
p1.start()
p2.start()
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">主线程/主进程pid</span><span style="color: #800000;">'</span>,os.getpid())</pre>

from threading import Thread
from multiprocessing import Process
import os
def work():

print('hello')
if name == 'main':

#在主进程下开启线程

t=Thread(target=work)

t.start()

print('主线程/主进程')

'''

打印结果:

hello

主线程/主进程

'''
<span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">在主进程下开启子进程</span>
t=Process(target=<span style="color: #000000;">work)
t.start()
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">主线程/主进程</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">)
</span><span style="color: #800000;">'''</span><span style="color: #800000;">
打印结果:
主线程/主进程
hello
</span><span style="color: #800000;">'''</span></pre>

from  threading import Thread
from multiprocessing import Process
import os
def work():
    global n
    n=0
if name == 'main':

# n=100

# p=Process(target=work)

# p.start()

# p.join()

# print('主',n) #毫无疑问子进程p已经将自己的全局的n改成了0,但改的仅仅是它自己的,查看父进程的n仍然为100


n</span>=1<span style="color: #000000;">
t</span>=Thread(target=<span style="color: #000000;">work)
t.start()
t.join()
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">主</span><span style="color: #800000;">'</span>,n) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">查看结果为0,因为同一进程内的线程之间共享进程内的数据</span>

同一进程内的线程共享该进程的数据？

练习 ：多线程实现socket

#_*_coding:utf-8_*_
#!/usr/bin/env python
import multiprocessing
import threading
import socket

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

s.bind(('127.0.0.1',8080))

s.listen(5)
def action(conn):

while True:

data=conn.recv(1024)

print(data)

conn.send(data.upper())
if name == 'main':
</span><span style="color: #0000ff;">while</span><span style="color: #000000;"> True:
    conn,addr</span>=<span style="color: #000000;">s.accept()


    p</span>=threading.Thread(target=action,args=<span style="color: #000000;">(conn,))
    p.start()</span></pre>

#_*_coding:utf-8_*_
#!/usr/bin/env python
import socket
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

s.connect(('127.0.0.1',8080))
while True:

msg=input('>>: ').strip()

if not msg:continue
s.send(msg.encode(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
data</span>=s.recv(1024<span style="color: #000000;">)
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(data)</pre>

Thread类的其他方法

Thread实例对象的方法
  # isAlive(): 返回线程是否活动的。
  # getName(): 返回线程名。
  # setName(): 设置线程名。

threading模块提供的一些方法：
  # threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
  # threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
  # threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。

from threading import Thread
import threading
from multiprocessing import Process
import os
def work():

import time

time.sleep(3)

print(threading.current_thread().getName())
if name == 'main':

#在主进程下开启线程

t=Thread(target=work)

t.start()
</span><span style="color: #0000ff;">print</span><span style="color: #000000;">(threading.current_thread().getName())
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(threading.current_thread()) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">主线程</span>
<span style="color: #0000ff;">print</span>(threading.enumerate()) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">连同主线程在内有两个运行的线程</span>
<span style="color: #0000ff;">print</span><span style="color: #000000;">(threading.active_count())
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">主线程/主进程</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">)

</span><span style="color: #800000;">'''</span><span style="color: #800000;">
打印结果:
MainThread
&lt;_MainThread(MainThread, started 140735268892672)&gt;
[&lt;_MainThread(MainThread, started 140735268892672)&gt;, &lt;Thread(Thread-1, started 123145307557888)&gt;]
主线程/主进程
Thread-1
</span><span style="color: #800000;">'''</span></pre>

from threading import Thread
import time
def sayhi(name):
    time.sleep(2)
    print('%s say hello' %name)
if name == 'main':

t=Thread(target=sayhi,args=('egon',))

t.start()

t.join()

print('主线程')

print(t.is_alive())

'''

egon say hello

主线程

False

'''

锁

同步锁

from threading import Thread
import os,time
def work():
    global n
    temp=n
    time.sleep(0.1)
    n=temp-1
if __name__ == '__main__':
    n=100
    l=[]
    for i in range(100):
        p=Thread(target=work)
        l.append(p)
        p.start()
    for p in l:
        p.join()
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(n) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">结果可能为99</span></pre>

import threading
R=threading.Lock()
R.acquire()
'''
对公共数据的操作
'''
R.release()

from threading import Thread,Lock
import os,time
def work():
    global n
    lock.acquire()
    temp=n
    time.sleep(0.1)
    n=temp-1
    lock.release()
if __name__ == '__main__':
    lock=Lock()
    n=100
    l=[]
    for i in range(100):
        p=Thread(target=work)
        l.append(p)
        p.start()
    for p in l:
        p.join()
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(n) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">结果肯定为0，由原来的并发执行变成串行，牺牲了执行效率保证了数据安全</span></pre>

#不加锁:并发执行,速度快,数据不安全
from threading import current_thread,Thread,Lock
import os,time
def task():
    global n
    print('%s is running' %current_thread().getName())
    temp=n
    time.sleep(0.5)
    n=temp-1
if name == 'main':

n=100

lock=Lock()

threads=[]

start_time=time.time()

for i in range(100):

t=Thread(target=task)

threads.append(t)

t.start()

for t in threads:

t.join()
stop_time</span>=<span style="color: #000000;">time.time()
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">主:%s n:%s</span><span style="color: #800000;">'</span> %(stop_time-<span style="color: #000000;">start_time,n))

'''

Thread-1 is running

Thread-2 is running

......

Thread-100 is running

主:0.5216062068939209 n:99

'''
#不加锁:未加锁部分并发执行,加锁部分串行执行,速度慢,数据安全

from threading import current_thread,Thread,Lock

import os,time

def task():

#未加锁的代码并发运行

time.sleep(3)

print('%s start to run' %current_thread().getName())

global n

#加锁的代码串行运行

    lock.acquire()

temp=n

time.sleep(0.5)

n=temp-1

lock.release()
if name == 'main':

n=100

lock=Lock()

threads=[]

start_time=time.time()

for i in range(100):

t=Thread(target=task)

threads.append(t)

t.start()

for t in threads:

t.join()

stop_time=time.time()

print('主:%s n:%s' %(stop_time-start_time,n))
'''

Thread-1 is running

Thread-2 is running

......

Thread-100 is running

主:53.294203758239746 n:0

'''
#有的同学可能有疑问:既然加锁会让运行变成串行,那么我在start之后立即使用join,就不用加锁了啊,也是串行的效果啊
没错:在start之后立刻使用jion,肯定会将100个任务的执行变成串行,毫无疑问,最终n的结果也肯定是0,是安全的,但问题是
start后立即join:任务内的所有代码都是串行执行的,而加锁,只是加锁的部分即修改共享数据的部分是串行的
单从保证数据安全方面,二者都可以实现,但很明显是加锁的效率更高.
from threading import current_thread,Thread,Lock

import os,time

def task():

time.sleep(3)

print('%s start to run' %current_thread().getName())

global n

temp=n

time.sleep(0.5)

n=temp-1
if name == 'main':

n=100

lock=Lock()

start_time=time.time()

for i in range(100):

t=Thread(target=task)

t.start()

t.join()

stop_time=time.time()

print('主:%s n:%s' %(stop_time-start_time,n))
'''

Thread-1 start to run

Thread-2 start to run

......

Thread-100 start to run

主:350.6937336921692 n:0 #耗时是多么的恐怖

'''
）

死锁与递归锁

进程也有死锁与递归锁，在进程那里忘记说了，放到这里一切说了额

所谓死锁： 是指两个或两个以上的进程或线程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程，如下就是死锁

from threading import Lock as Lock
import time
mutexA=Lock()
mutexA.acquire()
mutexA.acquire()
print(123)
mutexA.release()
mutexA.release()

解决方法，递归锁，在Python中为了支持在同一线程中多次请求同一资源，python提供了可重入锁RLock。

这个RLock内部维护着一个Lock和一个counter变量，counter记录了acquire的次数，从而使得资源可以被多次require。直到一个线程所有的acquire都被release，其他的线程才能获得资源。上面的例子如果使用RLock代替Lock，则不会发生死锁：

from threading import RLock as Lock
import time
mutexA=Lock()
mutexA.acquire()
mutexA.acquire()
print(123)
mutexA.release()
mutexA.release()

典型问题：科学家吃面

import time
from threading import Thread,Lock
noodle_lock = Lock()
fork_lock = Lock()
def eat1(name):
    noodle_lock.acquire()
    print('%s 抢到了面条'%name)
    fork_lock.acquire()
    print('%s 抢到了叉子'%name)
    print('%s 吃面'%name)
    fork_lock.release()
    noodle_lock.release()
def eat2(name):

fork_lock.acquire()

print('%s 抢到了叉子' % name)

time.sleep(1)

noodle_lock.acquire()

print('%s 抢到了面条' % name)

print('%s 吃面' % name)

noodle_lock.release()

fork_lock.release()
for name in ['哪吒','egon','yuan']:

t1 = Thread(target=eat1,args=(name,))

t2 = Thread(target=eat2,args=(name,))

t1.start()

t2.start()

import time
from threading import Thread,RLock
fork_lock = noodle_lock = RLock()
def eat1(name):
    noodle_lock.acquire()
    print('%s 抢到了面条'%name)
    fork_lock.acquire()
    print('%s 抢到了叉子'%name)
    print('%s 吃面'%name)
    fork_lock.release()
    noodle_lock.release()
def eat2(name):

fork_lock.acquire()

print('%s 抢到了叉子' % name)

time.sleep(1)

noodle_lock.acquire()

print('%s 抢到了面条' % name)

print('%s 吃面' % name)

noodle_lock.release()

fork_lock.release()
for name in ['哪吒','egon','yuan']:

t1 = Thread(target=eat1,args=(name,))

t2 = Thread(target=eat2,args=(name,))

t1.start()

t2.start()

线程队列

queue队列 ：使用import queue，用法与进程Queue一样

queue is especially useful in threaded programming when information must be exchanged safely between multiple threads.

class queue.Queue(maxsize=0) #先进先出

import queue
q=queue.Queue()

q.put('first')

q.put('second')

q.put('third')
print(q.get())

print(q.get())

print(q.get())

'''

结果(先进先出):

first

second

third

'''

class queue.LifoQueue(maxsize=0) #last in fisrt out

import queue
q=queue.LifoQueue()

q.put('first')

q.put('second')

q.put('third')
print(q.get())

print(q.get())

print(q.get())

'''

结果(后进先出):

third

second

first

'''

class queue.PriorityQueue(maxsize=0) #存储数据时可设置优先级的队列

import queue
q=queue.PriorityQueue()

#put进入一个元组,元组的第一个元素是优先级(通常是数字,也可以是非数字之间的比较),数字越小优先级越高

q.put((20,'a'))

q.put((10,'b'))

q.put((30,'c'))
print(q.get())

print(q.get())

print(q.get())

'''

结果(数字越小优先级越高,优先级高的优先出队):

(10, 'b')

(20, 'a')

(30, 'c')

'''

Constructor for a priority queue. maxsize is an integer that sets the upperbound limit on the number of items that can be placed in the queue. Insertion will block once this size has been reached, until queue items are consumed. If maxsize is less than or equal to zero, the queue size is infinite.
The lowest valued entries are retrieved first (the lowest valued entry is the one returned by sorted(list(entries))[0]). A typical pattern for entries is a tuple in the form: (priority_number, data).
exception queue.Empty

Exception raised when non-blocking get() (or get_nowait()) is called on a Queue object which is empty.
exception queue.Full

Exception raised when non-blocking put() (or put_nowait()) is called on a Queue object which is full.
Queue.qsize()

Queue.empty() #return True if empty  

Queue.full() # return True if full 

Queue.put(item, block=True, timeout=None)

Put item into the queue. If optional args block is true and timeout is None (the default), block if necessary until a free slot is available. If timeout is a positive number, it blocks at most timeout seconds and raises the Full exception if no free slot was available within that time. Otherwise (block is false), put an item on the queue if a free slot is immediately available, else raise the Full exception (timeout is ignored in that case).
Queue.put_nowait(item)

Equivalent to put(item, False).
Queue.get(block=True, timeout=None)

Remove and return an item from the queue. If optional args block is true and timeout is None (the default), block if necessary until an item is available. If timeout is a positive number, it blocks at most timeout seconds and raises the Empty exception if no item was available within that time. Otherwise (block is false), return an item if one is immediately available, else raise the Empty exception (timeout is ignored in that case).
Queue.get_nowait()

Equivalent to get(False).
Two methods are offered to support tracking whether enqueued tasks have been fully processed by daemon consumer threads.
Queue.task_done()

Indicate that a formerly enqueued task is complete. Used by queue consumer threads. For each get() used to fetch a task, a subsequent call to task_done() tells the queue that the processing on the task is complete.
If a join() is currently blocking, it will resume when all items have been processed (meaning that a task_done() call was received for every item that had been put() into the queue).
Raises a ValueError if called more times than there were items placed in the queue.
Queue.join() block直到queue被消费完毕

Python标准模块--concurrent.futures

https://docs.python.org/dev/library/concurrent.futures.html

#1 介绍
concurrent.futures模块提供了高度封装的异步调用接口
ThreadPoolExecutor：线程池，提供异步调用
ProcessPoolExecutor: 进程池，提供异步调用
Both implement the same interface, which is defined by the abstract Executor class.
#2 基本方法
submit(fn, *args, **kwargs)
异步提交任务
#map(func, *iterables, timeout=None, chunksize=1) 

取代for循环submit的操作
#shutdown(wait=True) 

相当于进程池的pool.close()+pool.join()操作

wait=True，等待池内所有任务执行完毕回收完资源后才继续

wait=False，立即返回，并不会等待池内的任务执行完毕

但不管wait参数为何值，整个程序都会等到所有任务执行完毕

submit和map必须在shutdown之前
#result(timeout=None)

取得结果
#add_done_callback(fn)

回调函数

# done()
判断某一个线程是否完成

# cancle()
取消某个任务

#介绍
The ProcessPoolExecutor class is an Executor subclass that uses a pool of processes to execute calls asynchronously. ProcessPoolExecutor uses the multiprocessing module, which allows it to side-step the Global Interpreter Lock but also means that only picklable objects can be executed and returned.
class concurrent.futures.ProcessPoolExecutor(max_workers=None, mp_context=None)

An Executor subclass that executes calls asynchronously using a pool of at most max_workers processes. If max_workers is None or not given, it will default to the number of processors on the machine. If max_workers is lower or equal to 0, then a ValueError will be raised.
#用法

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor,ProcessPoolExecutor
import os,time,random

def task(n):

print('%s is runing' %os.getpid())

time.sleep(random.randint(1,3))

return n**2
if name == 'main':
executor</span>=ProcessPoolExecutor(max_workers=3<span style="color: #000000;">)

futures</span>=<span style="color: #000000;">[]
</span><span style="color: #0000ff;">for</span> i <span style="color: #0000ff;">in</span> range(11<span style="color: #000000;">):
    future</span>=<span style="color: #000000;">executor.submit(task,i)
    futures.append(future)
executor.shutdown(True)
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">+++&gt;</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">)
</span><span style="color: #0000ff;">for</span> future <span style="color: #0000ff;">in</span><span style="color: #000000;"> futures:
    </span><span style="color: #0000ff;">print</span>(future.result())</pre>

#介绍
ThreadPoolExecutor is an Executor subclass that uses a pool of threads to execute calls asynchronously.
class concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=None, thread_name_prefix='')
An Executor subclass that uses a pool of at most max_workers threads to execute calls asynchronously.
Changed in version 3.5: If max_workers is None or not given, it will default to the number of processors on the machine, multiplied by 5, assuming that ThreadPoolExecutor is often used to overlap I/O instead of CPU work and the number of workers should be higher than the number of workers for ProcessPoolExecutor.
New in version 3.6: The thread_name_prefix argument was added to allow users to control the threading.Thread names for worker threads created by the pool for easier debugging.
#用法

与ProcessPoolExecutor相同

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor,ProcessPoolExecutor
import os,time,random

def task(n):

print('%s is runing' %os.getpid())

time.sleep(random.randint(1,3))

return n**2
if name == 'main':
executor</span>=ThreadPoolExecutor(max_workers=3<span style="color: #000000;">)

</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> for i in range(11):</span>
<span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">     future=executor.submit(task,i)</span>


    executor.map(task,range(1,12)) #map取代了for+submit

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor,ProcessPoolExecutor
from multiprocessing import Pool
import requests
import json
import os
def get_page(url):

print('<进程%s> get %s' %(os.getpid(),url))

respone=requests.get(url)

if respone.status_code == 200:

return {'url':url,'text':respone.text}
def parse_page(res):

res=res.result()

print('<进程%s> parse %s' %(os.getpid(),res['url']))

parse_res='url:<%s> size:[%s]\n' %(res['url'],len(res['text']))

with open('db.txt','a') as f:

f.write(parse_res)
if name == 'main':

urls=[

'https://www.baidu.com',

'https://www.python.org',

'https://www.openstack.org',

'https://help.github.com/',

'http://www.sina.com.cn/'

]
</span><span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> p=Pool(3)</span>
<span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> for url in urls:</span>
<span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">     p.apply_async(get_page,args=(url,),callback=pasrse_page)</span>
<span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> p.close()</span>
<span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;"> p.join()</span>


    p=ProcessPoolExecutor(3)
    for url in urls:
        p.submit(get_page,url).add_done_callback(parse_page) #parse_page拿到的是一个future对象obj，需要用obj.result()拿到结果

 

协程

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协程介绍

协程：是单线程下的并发，又称微线程，纤程。英文名Coroutine。一句话说明什么是协程：协程是一种用户态的轻量级线程，即协程是由用户程序自己控制调度的。、

需要强调的是：

#1. python的线程属于内核级别的，即由操作系统控制调度（如单线程遇到io或执行时间过长就会被迫交出cpu执行权限，切换其他线程运行）
#2. 单线程内开启协程，一旦遇到io，就会从应用程序级别（而非操作系统）控制切换，以此来提升效率（！！！非io操作的切换与效率无关）

对比操作系统控制线程的切换，用户在单线程内控制协程的切换

优点如下：

#1. 协程的切换开销更小，属于程序级别的切换，操作系统完全感知不到，因而更加轻量级
#2. 单线程内就可以实现并发的效果，最大限度地利用cpu

缺点如下：

#1. 协程的本质是单线程下，无法利用多核，可以是一个程序开启多个进程，每个进程内开启多个线程，每个线程内开启协程
#2. 协程指的是单个线程，因而一旦协程出现阻塞，将会阻塞整个线程

总结协程特点：

1. 必须在只有一个单线程里实现并发
2. 修改共享数据不需加锁
3. 用户程序里自己保存多个控制流的上下文栈
4. 附加：一个协程遇到IO操作自动切换到其它协程（如何实现检测IO，yield、greenlet都无法实现，就用到了gevent模块（select机制））

Gevent模块

安装：pip3 install gevent

Gevent 是一个第三方库，可以轻松通过gevent实现并发同步或异步编程，在gevent中用到的主要模式是Greenlet, 它是以C扩展模块形式接入Python的轻量级协程。 Greenlet全部运行在主程序操作系统进程的内部，但它们被协作式地调度。

g1=gevent.spawn(func,1,,2,3,x=4,y=5)创建一个协程对象g1，spawn括号内第一个参数是函数名，如eat，后面可以有多个参数，可以是位置实参或关键字实参，都是传给函数eat的
g2=gevent.spawn(func2)
g1.join() #等待g1结束



g2.join() #等待g2结束
#或者上述两步合作一步：gevent.joinall([g1,g2])



g1.value#拿到func1的返回值

import gevent
def eat(name):
    print('%s eat 1' %name)
    gevent.sleep(2)
    print('%s eat 2' %name)
def play(name):

print('%s play 1' %name)

gevent.sleep(1)

print('%s play 2' %name)
g1=gevent.spawn(eat,'egon')

g2=gevent.spawn(play,name='egon')

g1.join()

g2.join()

#或者gevent.joinall([g1,g2])

print('主')

上例gevent.sleep(2)模拟的是gevent可以识别的io阻塞,而time.sleep(2)或其他的阻塞,gevent是不能直接识别的需要用下面一行代码,打补丁,就可以识别了

from gevent import monkey;monkey.patch_all()必须放到被打补丁者的前面，如time，socket模块之前

或者我们干脆记忆成：要用gevent，需要将from gevent import monkey;monkey.patch_all()放到文件的开头

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent

import time

def eat():

print('eat food 1')

time.sleep(2)

print('eat food 2')
def play():

print('play 1')

time.sleep(1)

print('play 2')
g1=gevent.spawn(eat)

g2=gevent.spawn(play)

gevent.joinall([g1,g2])

print('主')

我们可以用threading.current_thread().getName()来查看每个g1和g2，查看的结果为DummyThread-n，即假线程

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import threading
import gevent
import time
def eat():
    print(threading.current_thread().getName())
    print('eat food 1')
    time.sleep(2)
    print('eat food 2')
def play():

print(threading.current_thread().getName())

print('play 1')

time.sleep(1)

print('play 2')
g1=gevent.spawn(eat)

g2=gevent.spawn(play)

gevent.joinall([g1,g2])

print('主')

Gevent之同步与异步

from gevent import spawn,joinall,monkey;monkey.patch_all()
import time

def task(pid):

"""

Some non-deterministic task

"""

time.sleep(0.5)

print('Task %s done' % pid)
def synchronous():  # 同步

for i in range(10):

task(i)
def asynchronous(): # 异步

g_l=[spawn(task,i) for i in range(10)]

joinall(g_l)

print('DONE')
if name == 'main':

print('Synchronous:')

synchronous()

print('Asynchronous:')

asynchronous()

#  上面程序的重要部分是将task函数封装到Greenlet内部线程的gevent.spawn。
  初始化的greenlet列表存放在数组threads中，此数组被传给gevent.joinall 函数，
  后者阻塞当前流程，并执行所有给定的greenlet任务。执行流程只会在 所有greenlet执行完后才会继续向下走。

Gevent之应用举例

通过gevent实现单线程下的socket并发

注意 ：from gevent import monkey;monkey.patch_all()一定要放到导入socket模块之前，否则gevent无法识别socket的阻塞

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
from socket import *
import gevent
#如果不想用money.patch_all()打补丁,可以用gevent自带的socket
 from gevent import socket
 s=socket.socket()
def server(server_ip,port):

s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)

s.bind((server_ip,port))

s.listen(5)

while True:

conn,addr=s.accept()

gevent.spawn(talk,conn,addr)
def talk(conn,addr):

try:

while True:

res=conn.recv(1024)

print('client %s:%s msg: %s' %(addr[0],addr[1],res))

conn.send(res.upper())

except Exception as e:

print(e)

finally:

conn.close()
if name == 'main':

server('127.0.0.1',8080)

from socket import *
client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

client.connect(('127.0.0.1',8080))
while True:

msg=input('>>: ').strip()

if not msg:continue
client.send(msg.encode(</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
msg</span>=client.recv(1024<span style="color: #000000;">)
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(msg.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span>))</pre>

from threading import Thread
from socket import *
import threading
def client(server_ip,port):

c=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #套接字对象一定要加到函数内，即局部名称空间内，放在函数外则被所有线程共享，则大家公用一个套接字对象，那么客户端端口永远一样了

    c.connect((server_ip,port))
count</span>=<span style="color: #000000;">0
</span><span style="color: #0000ff;">while</span><span style="color: #000000;"> True:
    c.send((</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">%s say hello %s</span><span style="color: #800000;">'</span> %(threading.current_thread().getName(),count)).encode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
    msg</span>=c.recv(1024<span style="color: #000000;">)
    </span><span style="color: #0000ff;">print</span>(msg.decode(<span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #800000;">utf-8</span><span style="color: #800000;">'</span><span style="color: #000000;">))
    count</span>+=1

if name == 'main':

for i in range(500):

t=Thread(target=client,args=('127.0.0.1',8080))

t.start()