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一. socket 介绍
假设我们需要编写一个C/S架构的程序，实现数据交互，就需要使用到OSI七层协议，由于它的缺点是分层太多
增加了网络工作的复杂性，所以没有大规模应用。后来人们对 OSI 进行了简化，合并了一些层，最终只保留
了 4 层，从下到上分别是接口层、网络层、传输层和应用层，这就是 TCP/IP 模型。
1. 而socket（套接字）是在应用程序的传输层和应用层之间抽象出了一个层叫做socket抽象层
2. 可以理解为TCP/IP协议栈提供的对外的操作接口，即应用层通过网络协议进行通信的接口。
3. Socket其实就是一个门面，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，不需要自己处理每一层
1. 套接字分类
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
AF_INET（又称 PF_INET）是 IPv4 网络协议的套接字类型，AF_INET6 则是 IPv6 的
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，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
二. socket套接字使用
套接字Socket可以使用不同的网络协议进行端对端的通信，主要是TCP和UDP协议，使用的流程如下图所示
1. 代码实现
在python中socket就是一个模块。通过调用模块中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
2. TCP
基于TCP协议的socket需要先建立链接，首先肯定是编写服务端再去考虑客户端。
基础代码
改进通信循环
改进链接循环
3. UDP
基础代码
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)
三. 半连接池
半连接池就是设置等待的最大链接个数。
在 listen(5) 括号里的数字中体现，括号里的数字就是等待链接的最大个数，用于节省资源
超出最大数量的客户端会报错，停止运行。只有前一个停止链接下一个才会接上
四. 黏包问题
1. struct 模块
我们可以利用 struct 模块的小特性来精准的知道数据的大小
struct.pack()
struct的 pack 可以将任意长度的数字打包成固定长度
代码示例
import struct
x = 'hello world'
print('hello 的长度是: ', len(x))
y = struct.pack('i', len(x)) # 第一个参数是格式格式如下图
print('打包后的长度是: ', len(y))
x1 = 'XWenXiang'
print('\nXWenXiang 的长度是: ', len(x1))
y1 = struct.pack('i', len(x1))
print('打包后的长度是: ', len(y1))
输出结果
hello 的长度是: 11
打包后的长度是: 4
XWenXiang 的长度是: 9
打包后的长度是: 4
可以发现不同的长度被打包过后的长度都是一样的，也就是说 pack 可以将任意长度的数字打包成固定长度
需要注意的是，例如格式i都有它的表示范围。
struct.unpack()
struct.unpack()的作用就是将固定长度的数字解包成打包前真实的长度
代码示例
import struct
x = 'hello world'
print('hello 的长度是: ', len(x))
y = struct.pack('i', len(x))
print('打包后的长度是: ', len(y))
z = struct.unpack('i', y)
print('解包后的长度: ', z)
打印结果
hello 的长度是: 11
打包后的长度是: 4
解包后的长度: (11,)
解决方法一
发送方:利用struct模块对信息长度进行打包，并将打包的数据和真实信息发出
接收方:接收打包的数据并解包成真实信息长度，利用这个长度来接收真实信息。
这样接收的数据长度就是准确的了。
服务端代码
服务端代码
import socket
import struct
server = socket.socket()
server.bind(('127.0.0.1', 8088))
server.listen(5)
sock, addr = server.accept()
long_a = sock.recv(4) # 获取客户端发送的第一条数据，也就是打包后的长度，固定为4
long_b = struct.unpack('i', long_a)[0] # 将打包后固定的长度转换成真实的信息长度，由于是元组，通过索引取值。
data = sock.recv(long_b) # 接收客户端发送的第二条数据，也就是真实的信息，由于recv中的数据是准确的，所以不会出错
print(data.decode('utf8')) # 打印真实信息，将二进制转换
sock.close()
server.close()
客户端代码
客户端代码
import socket
import struct
client = socket.socket()
client.connect(('127.0.0.1', 8088))
str_a = 'XWenXiang'.encode('utf8') # 必须为二进制形式
str_a_long = struct.pack('i', len(str_a)) # 将真实信息的长度打包得到一个固定长度的数据
client.send(str_a_long) # 将固定长度的数据发送给服务端
client.send(str_a) # 再将真正的信息发送出去
client.close()
解决方式二
如果信息数据太大，我们可以将它组成字典，通过字典不仅能存放数据的长度还能存放额外的信息。
下面的示例是从服务端传文件给客户端。
服务端代码
服务端代码
import socket
import struct
import os
import json
server = socket.socket()
server.bind(('127.0.0.1', 8088))
server.listen(5)
sock, addr = server.accept()
while True:
data_dict = { # 创建字典
'file_name': 'abc.txt',
'file_desc': '文件abc',
'file_size': os.path.getsize('a/abc.txt'), # 返回 path 的大小，以字节为单位
}
# 1. 打包字典
dict_json = json.dumps(data_dict) # 将字典转换成json格式的字符串
dict_bytes = dict_json.encode('utf8') # 将json格式的字符串转换成字节型
dict_package_header = struct.pack('i', len(dict_bytes)) # 打包字典获取固定数据
# 2. 发送报头
sock.send(dict_package_header) # 发送固定长度的数据
# 3. 发送字典
sock.send(dict_bytes) # 发送真实字典
# 4. 循环发送文件
with open('a/abc.txt', 'rb') as f:
for line in f :
sock.send(line)
客户端代码
客户端代码
import socket
import struct
import json
client = socket.socket()
client.connect(('127.0.0.1', 8088))
dict_hader_len = client.recv(4) # 接收服务端发送的第一条数据也就是打包字典后的固定长度数据
dict_real_len = struct.unpack('i', dict_hader_len)[0] # 解包获得真实字典的长度
dict_date_bytes = client.recv(dict_real_len) # 根据真实的字典长度获取字典的数据
dict_data = json.loads(dict_date_bytes) # 将json格式的字典准换成普通字典
print(dict_data)
# 循环获取文件
recv_size = 0
with open(dict_data.get('file_name'), 'wb') as f:
while recv_size < dict_data.get('file_size'):
data = client.recv(1024)
recv_size += len(data)
f.write(data)
