网络编程与网络并发

• UDP协议

• UDP协议实战

• 操作系统的发展史

• 多道技术

• 进程理论

 

编写一个从从客户端上传视频的CS架构软件

客户端

import socket
import os
import json
import struct
​
client = socket.socket()
client.connect(('127.0.0.1', 8080))
​
movie_dir_path = r'C:\Users\10985\Desktop\SP\python基础day01\视频'
while True:
    # 1.循环展示出需要上传的电影列表
    movie_name_list = os.listdir(movie_dir_path)
    for i, movie_name in enumerate(movie_name_list, start=1):
        print(i, movie_name)
    choice = input('请选择您想要上传的电影编号>>>:').strip()
    if not choice.isdigit():
        continue
    choice = int(choice)
    if choice not in range(1, len(movie_name_list) + 1):
        print('请输入正确的编号')
        continue
​
    # 2.获取电影名字
    target_movie_name = movie_name_list[choice - 1]
    # 3.拼接电影路径
    movie_path = os.path.join(movie_dir_path, target_movie_name)
    # 4.制作字典数据
    movie_dict = {
        'file_name': target_movie_name,
        'file_desc': '少看点',
        'file_size': os.path.getsize(movie_path)
    }
    movie_dict_json = json.dumps(movie_dict)
    movie_dict_len = len(movie_dict_json.encode('utf8'))
    # 5.制作字典报头
    dict_header = struct.pack('i', movie_dict_len)
    # 6.发送字典报头
    client.send(dict_header)
    # 7.发送字典数据
    client.send(movie_dict_json.encode('utf8'))
    # 8.发送真实数据
    with open(movie_path,'rb') as f:
        for line in f:
            client.send(line)          

服务端

import struct
import json
import socket
​
server = socket.socket()
server.bind(('127.0.0.1',8080))
server.listen(5)
​
sock, addr = server.accept()
# 接收固定长度的报头
header = sock.recv(4)
# 接收字典的长度
dict_len = struct.unpack('i',header)[0]
# 接收字典数据
dict_bytes = sock.recv('file_size')
dict_data = json.loads(dict_bytes)
# 接收真实数据
recv_size = 0
total_size = dict_data.get('file_size')
file_name = dict_data.get('file_name')
# 文件操作
with open(file_name,'wb') as f:
    while recv_size < total_size:
        data = sock.recv(1024)
        f.write(data)
        recv_size += len(data)

 

UDP协议

客户端

import socket
client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_addr = ('127.0.0.1', 8080)  # 查找通讯录
client.sendto(b'hello server baby', server_addr)
msg, addr = client.recvfrom(1024)
print('msg>>>:', msg.decode('utf8'))
print('addr>>>:', addr)

服务端

import socket
server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)  # 自己指定UDP协议(默认是TCP协议)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
msg, addr = server.recvfrom(1024)
print('msg>>>:', msg.decode('utf8'))
print('addr>>>:', addr)
server.sendto(b'hello baby', addr)

 

 

基于UDP实现简易版的qq

客户端

import socket
​
client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_addr = ('127.0.0.1', 8080)
​
while True:
    msg = input('请输入想要聊天的内容>>>:').strip()
    msg = '来自客户端的消息:%s' % msg
    client.sendto(msg.encode('utf8'), server_addr)
    msg, addr = client.recvfrom(1024)
    print(msg.decode('utf8'), addr)

 

 

 

   
服务端

import socket
​
server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
while True:
    msg, addr = server.recvfrom(1024)
    print(addr)
    print(msg.decode('utf8'))
    back_msg = input('请回复消息>>>:').strip()
    server.sendto(back_msg.encode('utf8'), addr)

 

 

 

操作系统的发展史

"""
学习并发编程其实就是在学习操作系统 理论居多 实战少 都是封装的代码
"""
​
1.穿孔卡片
    优势：一个人独占电脑
    劣势：CUP利用率极低
2.联机批处理系统
    一次性可以录入多个指令、缩短了cpu等待的时间、提高了CPU的利用率
 
3.脱机处理系统
    是现代计算机核心部件的雏形、提高CPU的利用率
   
总结：操作系统的发展史其实就是提高CPU利用率的过程

多道技术

目的：提升CPU技术利用率 降低程序等待时间
'''强调：目前我们研究并发都是以计算机是单核的情况下：只有一个CPU'''
串行
    多个任务排队执行 总耗时就是多个任务完整时间叠加
多道
    利用空闲提前准备 缩短总的执行时间并且还能提高CPU利用率
   
"""
多道技术
    1.空间上的复用
        多个任务公用一套计算机硬件
        
    2.时间上的服用
        切换+保存状态
            CPU在两种情况下会被拿走
            1.程序遇到IO操作 CPU自动切走运行其他程序
            2.程序长时间占用CPU 系统发现之后也会强行切走CPU 保证其他程序也可以使用
"""

 

进程理论

什么是程序、什么是进程
    程序：一堆没有被执行的代码(死的)
    进程：正在运行的程序(活的)
   
为什么有进程的概念
    就是为了更加精确的描述出一些实际状态
   
进程调度算法发展史
    1.先来先服务
        对短作业任务不太友好
    2.短作业优先
        对长作业任务不太友好
    3.时间片轮转法与多级反馈队列
        时间片轮转法：先公平的将CPU分给每个人执行
        多级反馈队列：根据作业长短的不同再合理分配CPU执行时间
    '''目的就是为了能够让单核的计算机也能够做到运行多个程序'''

重要概念

# 并发与并行
    并发
    看上去像同时在执行就可以称之为是并发
    """
    饭店里边有很多桌客人(任务)
    但是只有一个服务员(CPU)
    如果让所有客人都感觉被服务员服务着(CPU执行)
        让服务员在多桌客人之间快速的来回切换并保存状态即可
        让CPU在多个程序之间利用多道技术来回切换+保存状态
        
        单核肯定能够实现并发 但是不能实现并行
    """
    并行
        必须同一时间同时运行才可以称之为并行
        """单核计算机肯定不能实现并行 必须要有多个CPU"""
       
# 高并发与高并行
    高并发：我们写的软件可以支持一个亿的并发量
        一个亿的用户来了之后都可以感觉到自己被服务着
    高并行：我们写的软件可以支持一个亿的并行量
        上述话语的言外之意是计算机有一亿个CPU
    
# 同步与异步
    同步
        提交完任务之后原地等待任务的返回结果 期间不做任何事情
    异步
        提交完任务之后不愿等待任务的结果 直接去做其他事情 有结果自动提醒
       
# 阻塞与非阻塞
    进程三状态图
    就绪态：程序进入运行态之前肯定要处于就绪态
    运行态：程序被CPU执行着
    阻塞态：程序执行过程中有IO操作

　　'''
　　如果想要尽可能的提升程序执行效率
   就要想办法让我们的程序一直处于就绪态和运行态(不要有IO操作)
   '''
    阻塞：阻塞态
    非阻塞：就绪态、运行态
    

同步异步与阻塞非阻塞结合

同步异步：用来描述任务的提交方式
阻塞与非阻塞：用来描述任务的执行状态
​
上述两组属于两个不同概念 但是可以结合
    同步阻塞：银行排队办理业务 期间不做任何事
    同步非阻塞：银行排队办业务 期间喝水吃东西 但是人还在队列中
    异步阻塞：在椅子上坐着 但是不做任何事
    异步非阻塞：在椅子上坐着 期间喝水吃东西办公 (程序运行的极致)