python socket模块

socket套接字简介

# 什么是套接字
1.套接字(Socket) 就是对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点的抽象

2.一个套接字就是网络上进程通信的一端，提供了应用层进程利用网络协议交换数据的机制

3.套接字是应用程序通过网络协议进行通信的接口，是应用程序与网络协议进行交互的接口

  socket套接字是一门技术
  socket模块>>>:提供了快捷方式 不需要自己处理每一层
"""
以后我们写软件连socket的影子都看不到 因为被封装起来
socket是最底层的原理 很多框架都封装了 其实我们不需要深入研究
"""

socket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(socket)

# 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(socket)

# 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)

socket 通信

Socket是应用层与TCP/IP协议簇通信的中间抽象层，是一组接口。在设计模式中其实就是门面模式。Socket将复杂的TCP/IP协议簇隐藏在接口后面，对于用户而言，一组接口即可让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

socket 其实就是操作系统提供给程序员操作「网络协议栈」的接口，说人话就是，你能通过socket 的接口，来控制协议找工作，从而实现网络通信，达到跨主机通信。

socket 模块

服务端

import socket


server = socket.socket() 
"""
通过查看源码得知 
括号内不写参数默认就是基于网络的遵循TCP协议的套接字
"""
server.bind(('127.0.0.1', 8080))  # 把地址绑定到套接字
"""
服务端应该具备的特征
    固定的地址
    ...  
127.0.0.1是计算机的本地回环地址 只有当前计算机本身可以访问
"""
server.listen(5)  # 监听链接
"""
半连接池(暂且忽略 先直接写 后面讲)
"""
sock, addr = server.accept()  #  #接受客户端链接  没有人来就原地等待(程序阻塞)
"""
listen和accept对应TCP三次握手服务端的两个状态
"""
print(addr)  # 客户端的地址
data = sock.recv(1024)  # 接收客户端信息
print(data.decode('utf8'))
sock.send('你好啊'.encode('utf8'))  # 向客户端发送信息
"""
recv和send接收和发送的都是bytes类型的数据
"""
sock.close()  # 关闭客户端套接字
server.close()  # 关闭服务器套接字(可选)

客户端

import socket


client = socket.socket()  # 产生一个socket对象

client.connect(('127.0.0.1', 8080))  # 根据服务端的地址链接

client.send(b'hello world')  # 给服务端发送消息

data = client.recv(1024)  # 接收服务端回复的消息

print(data.decode('utf8'))

client.close()  # 关闭客户端

'''服务端与客户端首次交互
	一边是recv那么另一边必须是send  两边不能相同 否则就'冷战'了'''

通讯循环

# 加循环
1.先解决消息固定的问题
	利用input获取用户输入
2.再解决通信循环的问题
	将双方用于数据交互的代码循环起来

# 服务端加循环
while True:
    data = sock.recv(1024)  # 听别人说话
    print(data.decode('utf8'))
    msg = input('请回复消息>>>:').strip()
    sock.send(msg.encode('utf8'))  # 回复别人说的话

# 客户端加循环
while True:
    msg = input('请输入你需要发送的消息>>>:').strip()
    client.send(msg.encode('utf8'))  # 给服务端发送消息
    data = client.recv(1024)  # 接收服务端回复的消息
    print(data.decode('utf8')) 
    

遇到的问题

# 反复重启服务端可能会报错>>>:address in use

from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR
server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) # 在bind前加

代码优化及链接循环

1.发送消息不能为空
	统计长度并判断即可
2.反复重启服务端可能会报错>>>:address in use
  这个错在苹果电脑报的频繁 windows频率较少
3.链接循环
# 报错
Traceback (most recent call last):
  File "E:/PyCharm 2021.2.3/jbr/bin/E/PycharmProjects/xuankesys/服务端.py", line 14, in <module>
    data = sock.recv(1024)
ConnectionResetError: [WinError 10054] 远程主机强迫关闭了一个现有的连接

    
  """
  如果是windows 客户端异常退出之后服务端会直接报错
  	处理方式
  		异常处理
  如果是mac或linux 服务端会接收到一个空消息
  	处理方式
  		len判断
  """
  客户端如果异常断开 服务端代码应该重新回到accept等待新的客人

# 目前我们的服务端只能实现一次服务一个人 不能做到同事服务多个 学了并发才可以实现

半连接池

listen(5)
# py文件默认同一时间只能运行一次 如果想单独分开运行多次

# 半连接池
	设置的最大等待人数  >>>:  节省资源 提高效率
      

黏包问题

黏包产生的两种方式

# 服务端出现粘包

当发送的消息数据的间隔短，会将几次的分开的消息一次性读出来。产生粘包

# 客户端出现粘包

数据无法一次性读完

黏包问题示例

data1 = conn.recv(1024)
print(data1)
data2 = conn.recv(1024)
print(data2)
data3 = conn.recv(1024)
print(data3)

client.send(b'hello')
client.send(b'jason')
client.send(b'kevin')
"""
三次打印的结果
  b'hellojasonkevin'
  b''
  b''
"""
# TCP协议的特点
	会将数据量比较小并且时间间隔比较短的数据整合到一起发送
  并且还会受制于recv括号内的数字大小(核心问题!!!)
  流式协议:跟水流一样不间断
    
"""
问题产生的原因其实是因为recv括号内我们不知道即将要接收的数据到底多大
如果每次接收的数据我们都能够精确的知道它的大小 那么肯定不会出现黏包
"""

思路: 
  困扰我们的核心问题是不知道即将要接收的数据多大
  如果能够精准的知道数据量多大 那么黏包问题就自动解决了!!!

解决黏包问题

方向:精准获取数据的大小
  
# struct模块
	import struct

  data1 = 'hello world!'
  print(len(data1))  # 12
  res1 = struct.pack('i', len(data1))  # 第一个参数是格式 写i就可以了
  print(len(res1))  # 4
  ret1 = struct.unpack('i', res1)
  print(ret1)  # (12,)


  data2 = 'hello baby baby baby baby baby baby baby baby'
  print(len(data2))  # 45
  res2 = struct.pack('i', len(data2))
  print(len(res2))  # 4
  ret2 = struct.unpack('i', res2)
  print(ret2)  # (45,)


  """
  pack可以将任意长度的数字打包成固定长度
  unpack可以将固定长度的数字解包成打包之前数据真实的长度


  思路:
      1.先将真实数据打包成固定长度的包
      2.将固定长度的包先发给对方
      3.对方接收到包之后再解包获取真实数据长度
      4.接收真实数据长度
  """