鄙人學習筆記

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文章目錄

• • 套接字介紹
  • • • 定義
      • 套接字分類(針對TCP和UDP的分類)
    • TCP套接字編程
    • • 服務端流程
      • 代碼實現
      • • 舉個例子
      • 客戶端流程
      • 代碼實現
      • • 舉個例子
      • TCP套接字數據傳輸特點
      • • 做個練習
      • 網絡收發(fā)緩沖區(qū)
      • • 舉個例子
      • TCP粘包

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套接字介紹

定義

套接字是實現網絡編程進行數據傳輸的一種技術手段

套接字分類(針對TCP和UDP的分類)

①流式套接字(SOCK_STREAM): 以字節(jié)流方式(就像是管道中的水流一樣)傳輸數據，實現TCP網絡傳輸方案。

②數據報套接字(SOCK_DGRAM):以數據報形式(就像是用瓶子打包好的水一樣)傳輸數據，實現UDP網絡傳輸方案。

TCP套接字編程

服務端流程

先來看一個流程圖：

代碼實現

創(chuàng)建套接字

sockfd=socket.socket(socket_family=AF_INET,socket_type=SOCK_STREAM,proto=0) 功能：創(chuàng)建套接字對象 參數： socket_family 網絡地址類型：AF_INET表示ipv4 socket_type 套接字類型：SOCK_STREAM 流式；SOCK_DGRAM 數據報 proto(在應用層網絡編程中用不到) 選擇子協(xié)議：通常為0 返回值： 套接字對象

備注：底層/系統(tǒng)層套接字也針對某種協(xié)議，這些協(xié)議，有的時候會產生一些分支，也就是子協(xié)議。那么為啥在應用層網絡編程中用不到proto這個參數呢？因為TCP協(xié)議和UDP協(xié)議沒有子協(xié)議，所以參數設為0，即不選擇任何子協(xié)議。

綁定地址

sockfd.bind(addr) 功能： 綁定本機網絡地址(如果不寫本機網絡地址，則會報錯) 參數： 二元元組 (ip,port) 比如('0.0.0.0',8888)

備注：addr為一個元組，這個元組有兩個元素一個是網絡地址(IP)，一個是端口號(port)。

設置監(jiān)聽

sockfd.listen(n) 功能 ： 將套接字設置為監(jiān)聽套接字，確定監(jiān)聽隊列大小 參數 ： 監(jiān)聽隊列大小

備注1：并不是所有的套接字都具備監(jiān)聽的功能，即被客戶端連接的功能。通過調用listen，我們的套接字對象才能被客戶端連接。

備注2：一個服務端套接字對象可以同時連接多個客戶端，與客戶端進行連接需要進行3次握手，且連接的過程需要一個一個來進行。比如說，同時有5個客戶端發(fā)起了連接請求，這時我們就會形成一個”先來后到”的隊列，對這5個客戶端的連接請求，一個一個進行處理。比如說，我們設置監(jiān)聽隊列大小為5，表示隊列最多容納5個客戶端等待處理。但有10個客戶端同時發(fā)起了連接請求，這時，服務端會先處理第1個發(fā)起請求的那個客戶端，前2~6個客戶端則在等待隊列中，最晚發(fā)起請求的4個客戶端，則會被拒絕。

等待處理客戶端連接請求

connfd,addr = sockfd.accept() 功能： 阻塞等待處理客戶端請求(等待客戶端連接，啥時候有客戶端連接，才結束阻塞) 返回值:connfd ： 客戶端連接套接字.客戶端連接后，新產生的專門與客戶端進行通信的套接字對象。則每當有一個客戶端連接時，都會有一個新的專用于連接的套接字對象產生。就像對每個客戶端提供一個專屬管家一樣，提升用戶端體驗。我們如果找到一個連接套接字，就可以知道它對應的客戶端是誰addr ：連接的客戶端地址

阻塞函數：當程序運行到這個函數時，則程序暫停執(zhí)行。程序在等待某種條件，當條件滿足后才繼續(xù)執(zhí)行，如：input()、sleep()。阻塞函數在IO操作中很常見。

消息收發(fā)

data = connfd.recv(buffersize) 功能 : 接受客戶端消息 參數 ：每次最多接收消息的大小(最多一次接受多少字節(jié)的消息) 返回值： 接收到的內容 n = connfd.send(data) 功能 : 發(fā)送消息 參數 ：要發(fā)送的內容-bytes格式(字節(jié)串格式) 返回值： 發(fā)送的字節(jié)數

備注1：所有和網絡相關的消息傳送都得是bytes格式(字節(jié)串格式).發(fā)送和接收都得是字節(jié)串。

備注2：我們發(fā)送/接收的是字節(jié)串，但平時寫/讀的是字符串，所以我們需要用encode()/dencode()進行轉換。

關閉套接字

sockfd.close() 功能：關閉套接字

舉個例子

服務端代碼：

import socket#創(chuàng)建流式套接字 sockfd = socket.socket(socket.AF_INET, \socket.SOCK_STREAM) #綁定地址 sockfd.bind(('127.0.0.1', 8888))#設置監(jiān)聽 sockfd.listen(5)#等待處理客戶端鏈接 print("Waiting for connect....") connfd, addr = sockfd.accept()#收發(fā)消息 data = connfd.recv(1024) print("接收到的消息:", data.decode())n = connfd.send(b'Receive your message') print("發(fā)送了 %d 個字節(jié)數據" % n)#關閉套接字 connfd.close() sockfd.close()

我們運行一下，得到以下結果：

結果說明，程序阻塞在accept，等待客戶端連接。所以這時，我們就要找一個客戶端與之連接，下一節(jié)，我們就學一下客戶端流程。

客戶端流程

先看看流程圖：

代碼實現

創(chuàng)建套接字(和客戶端代碼相同)
注意:只有相同類型的套接字才能進行通信

請求連接

sockfd.connect(server_addr) 功能：連接服務器 參數：元組 服務器地址

收發(fā)消息(和客戶端代碼相同)
注意： 為了防止兩端都阻塞，故recv和send要配合使用。比如，服務端是先send后recv，那么客戶端則需要先recv后send。否則，若兩端同時recv，則兩端都會阻塞。

關閉套接字(和客戶端代碼相同)

舉個例子

客戶端代碼：

服務端代碼：

我們想要運行，但是若先運行客戶端，則會報錯。所以我們要先啟動服務端

①運行服務端

查看服務端的控制臺Console 2/A輸出的結果：

②運行客戶端

我們先看一下服務端的控制臺Console 2/A輸出的結果：

我們再看一下客戶端的控制臺Console 3/A輸出的結果：

消息收發(fā)成功了，很好~

TCP套接字數據傳輸特點

①TCP連接中，當一端退出，另一端如果阻塞在recv，此時recv會立即返回一個空字串。
②TCP連接中，如果一端已經不存在，仍然試圖通過send發(fā)送信息，則會產生BrokenPipeError
③一個監(jiān)聽套接字可以同時連接多個客戶端，也能夠重復被連接。

做個練習

要求1：一個客戶端退出了，服務器不會退出，而是連接下一個客戶端
要求2：客戶端可以不停的循環(huán)發(fā)送消息

服務端代碼：

#-*- coding: utf-8 -*-import socket#創(chuàng)建流式套接字 sockfd = socket.socket(socket.AF_INET, \socket.SOCK_STREAM)#綁定地址 sockfd.bind(('127.0.0.1', 8888))#設置監(jiān)聽 sockfd.listen(5)#等待處理客戶端鏈接 while True:print("Waiting for connect....")try:connfd, addr = sockfd.accept()print("Connect from:", addr)except KeyboardInterrupt:print("退出服務")break# 收發(fā)消息while True:data = connfd.recv(1024)# 得到空則退出循環(huán)if not data:breakprint("接收到的消息:", data.decode())n = connfd.send(b'Receive your message')print("發(fā)送了 %d 個字節(jié)數據" % n)connfd.close()#關閉套接字 sockfd.close()

客戶端代碼：

#-*- coding: utf-8 -*-from socket import *#創(chuàng)建tcp套接字 sockfd = socket()#發(fā)起連接 server_addr = ('127.0.0.1',8888) sockfd.connect(server_addr)#收發(fā)消息 while True:data = input("消息:")if not data:breaksockfd.send(data.encode())data = sockfd.recv(1024)print("From server:",data.decode())#關閉 sockfd.close()

先運行服務端，再運行客戶端并發(fā)送消息。

客戶端結果：

服務端結果：

網絡收發(fā)緩沖區(qū)

①網絡緩沖區(qū)有效的協(xié)調了消息的收發(fā)速度、緩解收發(fā)壓力。
②send和recv實際是向緩沖區(qū)發(fā)送接收消息，當緩沖區(qū)不為空recv就不會阻塞。

網絡緩沖區(qū)完成消息傳遞示意圖：

舉個例子

還記得我們上面那個練習么？其中一段代碼是：

它表示，每次最多可接收消息大小為1024個字節(jié).

我們來更改一下最大可接受的消息字節(jié)數為5：

用客戶端發(fā)送消息：

服務端結果：

客戶端結果：

則說明，客戶端1次發(fā)送，服務端分3次接收了，同時返回給服務端3句’ Receive your message’也就是說，服務端的內層循環(huán)(如下圖所示)循環(huán)了3次

備注1：所以我們一開始說【函數recv()是阻塞函數，當發(fā)送方不發(fā)消息，就會阻塞】。但其實更準確的來說，并不是發(fā)送方不發(fā)消息就會阻塞，接收方其實是先從緩沖區(qū)去拿消息，當緩沖區(qū)為空時，會阻塞，當緩沖區(qū)一直有消息時，則會一直獲取消息，一直不阻塞。

注意！ 運行上面的代碼時，客戶端有時候也會出現以下這種情況：

按照上面的說法，當客戶端發(fā)送1條消息，客戶端會返回3條’ Receive your message’。但是也會出現，當第1條’ Receive your message’進入客戶端緩沖區(qū)，客戶端就從客戶端緩沖區(qū)recv()了這條消息，導致剩下2條’ Receive your message’停留在緩沖區(qū)沒被接受。等到下一次，客戶端再從緩沖區(qū)中recv()時，才把剩下’ Receive your message’接收到。

備注1：我們第一次運行代碼時，服務端快速的連續(xù)3次send()了1條’ Receive your message’，客戶端1次recv()了3條’ Receive your message’。接收端一次接收了多條發(fā)送端消息，我們稱這種情況叫：粘包。

TCP粘包

• 原因
  TCP以字節(jié)流方式傳輸，沒有消息邊界。多次發(fā)送的消息被一次接收，此時就會形成粘包。

• 影響(分情況，比如：傳一部電影/發(fā)送用戶名消息)
  ①如果發(fā)送的內容中，每個信息都有獨立的含義(比如：發(fā)送幾個用戶姓名)，需要接收端獨立解析，此時，這時粘包會有影響。
  ②如果發(fā)送的是一個字節(jié)流文件，是一個連在一起的整體(比如：發(fā)送一部電影)，接收端無需單獨解析，而是將所有接收到內容最終合成一個整體，這時粘包沒啥影響。

• 處理方法
  ①人為的添加消息邊界，比如：每次發(fā)送一個姓名時，在姓名后加一個特殊符號。
  ②控制發(fā)送速度(因為粘包的產生是因為收發(fā)速度不協(xié)調)，比如用sleep()函數調節(jié)。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的网络编程(part9)--socket套接字编程之TCP套接字的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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