python - 网络编程

一, 引入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? 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。 三, 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
什么是 ip 地址?

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)。


什么是端口?

"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。
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, osi七层模型人们按照分工不同把互联网协议从逻辑上划分了层级: 
一, 面向连接的传输服务 —-》 tcp协议

1,传输特征:
可靠的数据传输
可靠性指数据传输中 无失序 无差错 无丢失 无重复
所有消息传输前一定会建立连接,传输后一定会断开连接
    
2,三次握手: 在进行面向连接的数据传输前进行传输连接的过程
客户端向服务器发送连接请求(问是否可以连接)
服务器接收到连接请求进行确认,返回报文
客户端收到回复,进行连接建立

3,四次挥手: 在进行面向连接的数据传输时,断开连接的过程
主动方发送报文 告知被动方要断开连接
被动方返回报文,告知收到请求,准备断开
被动方再次发送报文给主动方,告知准备完毕可以断开
主动方发送报文进行断开

4,应用情况 :适用于传输较大的内容或文件,网络情况良好,需要保证传输可靠性的情况
比如 : 聊天信息,文件的上传下载,邮件传输,网页获取

二, 面向无连接的传输服务 —》 udp协议

三,传输特点:

1, 不保证可靠的数据传输
2, 没有连接过程
3, 数据的收发都比较自由,不会受另一端制约
4, 适用情况: 网络情况较差,对传输可靠情形要求不高。需要提升传输效率的情况 
比如 : 网络视频,群聊,发送广播
传输层服务3, socket 概念socket层 理解socketSocket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。
站在个人的角度看socket4, 套接字 (socket) 的发展史起源 : 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_UNIXunix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) 5, 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)。先上个图: 
1,功能 : 创建一个套接字
2,参数 : socket_family : 选择地址族类型 AF_INET 
socket_type :套接字类型 SOCK_STREAM 流式 
SOCK_DGRAM 数据报 
proto :子协议类型,没有子协议选择 0
3,返回值 : 套接字对象

4,绑定地址(IP 端口号)

    1,格式: 
       sockfd.bind()
    2,功能 : 绑定地址
    3,参数 : 一个元组包含两项 
       第一项为IP第二项为端口号 
       (’172.60.50.50’,88885,将套接字设置可监听

    格式:sockfd.listen(n)
    功能 : 将套接字设置为监听套接字
    参数 : n是一个正整数 表示监听等待队列的大小
6,等待接收连接请求

    格式:connfd,addr = sockfd.accept()
    功能: 阻塞等待处理客户端连接
    返回值 : 第一个 : 一个新的套接字用来和客户端通 信 
    第二个 : 连接的客户端的地址
    阻塞函数:程序运行到阻塞函数的位置,如果某种期待条件没有达成则暂停继续运行。                       当条件达成后会结束阻塞继续运行。
7,收发消息

    收消息 
        格式:data = connfd.recv(buffersize)
        功能 : 流式套接字接收消息
        参数 : 一次最多接收多大的消息 字节
        返回值 : 返回接收到的内容
    发消息 
        格式:n = connfd.send(data)
        功能 : 流式套接字发送消息
        参数 : 要发送的内容 要求bytes格式
       返回值 : 返回实际发送的字节数
8,关闭套接字

    格式:close()
    功能:关闭套接字 tcp套接字连接断开                                                              
tcp服务端
1,创建套接字 
    socket()
2,请求连接

    格式: connect()
    功能: 发起连接请求
    参数: 是一个元组,表示服务器的地址
3,消息收发 
    recv() send()

4,关闭套接字 
    close()
5,recv() 特性 
    如果连接双方断开连接,则recv会立即结束阻塞返回空字符串
    当接收缓冲区为空的时候会阻塞
    如果recv一次接收不完缓存去内容,下一次会继续接收
6,send()特性 
    如果一段不存在,另一端还在试图send操作时会产生BrokenPipeError异常
    当发送缓冲区慢的时候会阻塞
7,网络收发缓冲区 
    发送和接收消息均先放到缓冲区中,在进行处理 
    即 recv和send实际是从缓冲区接收内容,向缓冲区发送消息
tcp客户端 四, 套接字 (socket) 初使用1, 基于TCP协议的socketserver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
client端问题 : 有的人在重启服务端时可能会遇到
OSError: [WinError 10048] 通常每个套接字地址(协议/网络地址/端口)只允许使用一次。
解决办法 2, 基于UDP协议的socket1, 简单使用
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
server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)
client端serverclient3,时间服务器
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)

    if not msg:
        time_fmt = '%Y-%m-%d %X'
    else:
        time_fmt = msg.decode('utf-8')
    back_msg = strftime(time_fmt)

    tcp_server.sendto(back_msg.encode('utf-8'), addr)

tcp_server.close()
server
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=tcp_client.recv(bufsize)
client3, 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。




 五, 黏包1, 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
注意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
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)

    while True:
        cmd=conn.recv(BUFSIZE)
        if len(cmd) == 0:break

        res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,
                         stdout=subprocess.PIPE,
                         stdin=subprocess.PIPE,
                         stderr=subprocess.PIPE)

        stderr=res.stderr.read()
        stdout=res.stdout.read()
        conn.send(stderr)
        conn.send(stdout)
tcp - server
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('utf-8'))
    act_res=s.recv(BUFSIZE)

    print(act_res.decode('utf-8'),end='')
tcp - client基于udp协议实现的黏包
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)

    #逻辑处理
    res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)
    stderr=res.stderr.read()
    stdout=res.stdout.read()

    #发消息
    udp_server.sendto(stderr,addr)
    udp_server.sendto(stdout,addr)
udp_server.close()
udp - server
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='')
udp - client注意:只有TCP有粘包现象,UDP永远不会粘包2, 黏包成因1, 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。
socket数据传输过程中的用户态与内核态说明例如基于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。2, UDP不会发生黏包补充说明:
    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。
udp和tcp一次发送数据长度的限制3, 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)
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()
服务端
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'))
客户端 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) 
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()
服务端
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'))
客户端总结: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3, 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。
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()
服务端
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('utf-8'))
    length=int(s.recv(1024).decode('utf-8'))
    s.send('recv_ready'.encode('utf-8'))
    send_size=0
    recv_size=0
    data=b''
    while recv_size < length:
        data+=s.recv(1024)
        recv_size+=len(data)


    print(data.decode('utf-8'))
客户端
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)
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))
关于struct的详细用法使用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=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
                             shell=True,
                             stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE)
        err=res.stderr.read()
        print(err)
        if err:
            back_msg=err
        else:
            back_msg=res.stdout.read()


        conn.send(struct.pack('i',len(back_msg))) #先发back_msg的长度
        conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容

    conn.close()
服务端(自定制报头)
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('utf-8'))



    l=s.recv(4)
    x=struct.unpack('i',l)[0]
    print(type(x),x)
    # print(struct.unpack('I',l))
    r_s=0
    data=b''
    while r_s < x:
        r_d=s.recv(1024)
        data+=r_d
        r_s+=len(r_d)

    # print(data.decode('utf-8'))
    print(data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
客户端(自定制报头) 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 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=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
                             shell=True,
                             stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE)
        err=res.stderr.read()
        print(err)
        if err:
            back_msg=err
        else:
            back_msg=res.stdout.read()

        headers={'data_size':len(back_msg)}
        head_json=json.dumps(headers)
        head_json_bytes=bytes(head_json,encoding='utf-8')

        conn.send(struct.pack('i',len(head_json_bytes))) #先发报头的长度
        conn.send(head_json_bytes) #再发报头
        conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容

    conn.close()
服务端:定制稍微复杂一点的报头
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=client.recv(4)
    head_json_len=struct.unpack('i',head)[0]
    head_json=json.loads(client.recv(head_json_len).decode('utf-8'))
    data_len=head_json['data_size']

    recv_size=0
    recv_data=b''
    while recv_size < data_len:
        recv_data+=client.recv(1024)
        recv_size+=len(recv_data)

    print(recv_data.decode('utf-8'))
    #print(recv_data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
客户端 练习 : 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 = socket.SOCK_STREAM

    allow_reuse_address = False

    max_packet_size = 8192

    coding='utf-8'

    request_queue_size = 5

    server_dir='file_upload'

    def __init__(self, server_address, bind_and_activate=True):
        """Constructor.  May be extended, do not override."""
        self.server_address=server_address
        self.socket = socket.socket(self.address_family,
                                    self.socket_type)
        if bind_and_activate:
            try:
                self.server_bind()
                self.server_activate()
            except:
                self.server_close()
                raise

    def server_bind(self):
        """Called by constructor to bind the socket.
        """
        if self.allow_reuse_address:
            self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        self.socket.bind(self.server_address)
        self.server_address = self.socket.getsockname()

    def server_activate(self):
        """Called by constructor to activate the server.
        """
        self.socket.listen(self.request_queue_size)

    def server_close(self):
        """Called to clean-up the server.
        """
        self.socket.close()

    def get_request(self):
        """Get the request and client address from the socket.
        """
        return self.socket.accept()

    def close_request(self, request):
        """Called to clean up an individual request."""
        request.close()

    def run(self):
        while True:
            self.conn,self.client_addr=self.get_request()
            print('from client ',self.client_addr)
            while True:
                try:
                    head_struct = self.conn.recv(4)
                    if not head_struct:break

                    head_len = struct.unpack('i', head_struct)[0]
                    head_json = self.conn.recv(head_len).decode(self.coding)
                    head_dic = json.loads(head_json)

                    print(head_dic)
                    #head_dic={'cmd':'put','filename':'a.txt','filesize':123123}
                    cmd=head_dic['cmd']
                    if hasattr(self,cmd):
                        func=getattr(self,cmd)
                        func(head_dic)
                except Exception:
                    break

    def put(self,args):
        file_path=os.path.normpath(os.path.join(
            self.server_dir,
            args['filename']
        ))

        filesize=args['filesize']
        recv_size=0
        print('----->',file_path)
        with open(file_path,'wb') as f:
            while recv_size < filesize:
                recv_data=self.conn.recv(self.max_packet_size)
                f.write(recv_data)
                recv_size+=len(recv_data)
                print('recvsize:%s filesize:%s' %(recv_size,filesize))


tcpserver1=MYTCPServer(('127.0.0.1',8080))

tcpserver1.run()






#下列代码与本题无关
class MYUDPServer:

    """UDP server class."""
    address_family = socket.AF_INET

    socket_type = socket.SOCK_DGRAM

    allow_reuse_address = False

    max_packet_size = 8192

    coding='utf-8'

    def get_request(self):
        data, client_addr = self.socket.recvfrom(self.max_packet_size)
        return (data, self.socket), client_addr

    def server_activate(self):
        # No need to call listen() for UDP.
        pass

    def shutdown_request(self, request):
        # No need to shutdown anything.
        self.close_request(request)

    def close_request(self, request):
        # No need to close anything.
        pass
服务端
import socket
import struct
import json
import os



class MYTCPClient:
    address_family = socket.AF_INET

    socket_type = socket.SOCK_STREAM

    allow_reuse_address = False

    max_packet_size = 8192

    coding='utf-8'

    request_queue_size = 5

    def __init__(self, server_address, connect=True):
        self.server_address=server_address
        self.socket = socket.socket(self.address_family,
                                    self.socket_type)
        if connect:
            try:
                self.client_connect()
            except:
                self.client_close()
                raise

    def client_connect(self):
        self.socket.connect(self.server_address)

    def client_close(self):
        self.socket.close()

    def run(self):
        while True:
            inp=input(">>: ").strip()
            if not inp:continue
            l=inp.split()
            cmd=l[0]
            if hasattr(self,cmd):
                func=getattr(self,cmd)
                func(l)


    def put(self,args):
        cmd=args[0]
        filename=args[1]
        if not os.path.isfile(filename):
            print('file:%s is not exists' %filename)
            return
        else:
            filesize=os.path.getsize(filename)

        head_dic={'cmd':cmd,'filename':os.path.basename(filename),'filesize':filesize}
        print(head_dic)
        head_json=json.dumps(head_dic)
        head_json_bytes=bytes(head_json,encoding=self.coding)

        head_struct=struct.pack('i',len(head_json_bytes))
        self.socket.send(head_struct)
        self.socket.send(head_json_bytes)
        send_size=0
        with open(filename,'rb') as f:
            for line in f:
                self.socket.send(line)
                send_size+=len(line)
                print(send_size)
            else:
                print('upload successful')




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

client.run()
客户端 六, socket 的更多方法介绍
服务端套接字函数
s.bind()    绑定(主机,端口号)到套接字
s.listen()  开始TCP监听
s.accept()  被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字函数
s.connect()     主动初始化TCP服务器连接
s.connect_ex()  connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数
s.recv()            接收TCP数据
s.send()            发送TCP数据
s.sendall()         发送TCP数据
s.recvfrom()        接收UDP数据
s.sendto()          发送UDP数据
s.getpeername()     连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname()     当前套接字的地址
s.getsockopt()      返回指定套接字的参数
s.setsockopt()      设置指定套接字的参数
s.close()           关闭套接字

面向锁的套接字方法
s.setblocking()     设置套接字的阻塞与非阻塞模式
s.settimeout()      设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout()      得到阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字的函数
s.fileno()          套接字的文件描述符
s.makefile()        创建一个与该套接字相关的文件
更多方法
官方文档对socket模块下的socket.send()和socket.sendall()解释如下:

socket.send(string[, flags])
Send data to the socket. The socket must be connected to a remote socket. The optional flags argument has the same meaning as for recv() above. Returns the number of bytes sent. Applications are responsible for checking that all data has been sent; if only some of the data was transmitted, the application needs to attempt delivery of the remaining data.

send()的返回值是发送的字节数量,这个数量值可能小于要发送的string的字节数,也就是说可能无法发送string中所有的数据。如果有错误则会抛出异常。

–

socket.sendall(string[, flags])
Send data to the socket. The socket must be connected to a remote socket. The optional flags argument has the same meaning as for recv() above. Unlike send(), this method continues to send data from string until either all data has been sent or an error occurs. None is returned on success. On error, an exception is raised, and there is no way to determine how much data, if any, was successfully sent.

尝试发送string的所有数据,成功则返回None,失败则抛出异常。

故,下面两段代码是等价的:

#sock.sendall('Hello worldn')

#buffer = 'Hello worldn'
#while buffer:
#    bytes = sock.send(buffer)
#    buffer = buffer[bytes:]
send和sendall方法 服务端客户端(合法)
from socket import *

def client_handler(ip_port,bufsize=1024):
    tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    tcp_socket_client.connect(ip_port)

    while True:
        data=input('>>: ').strip()
        if not data:continue
        if data == 'quit':break

        tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8'))
        respone=tcp_socket_client.recv(bufsize)
        print(respone.decode('utf-8'))
    tcp_socket_client.close()

if __name__ == '__main__':
    ip_port=('127.0.0.1',9999)
    bufsize=1024
    client_handler(ip_port,bufsize)
客户端(非法:不知道加密方式客户端(非法:不知道secret_key) 八, socketserver
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

    # 设置allow_reuse_address允许服务器重用地址
    socketserver.TCPServer.allow_reuse_address = True
    # 创建一个server, 将服务地址绑定到127.0.0.1:9999
    server = socketserver.TCPServer((HOST, PORT),Myserver)
    # 让server永远运行下去,除非强制停止程序
    server.serve_forever()
server端client端 

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