前言
昨天講解了關(guān)于從零入門python的第一遍柒室，編程語法必修內(nèi)容，比如python3基礎(chǔ)入門蛉抓，列表與元組庆尘，字符串，字典巷送，條件丶循環(huán)和其他語句丶函數(shù)丶面向?qū)ο筘籍惓：臀募幚?br> 1.跟我一起從零開始學(xué)python（一）編程語法必修
今天講第二篇：python并發(fā)編程：網(wǎng)絡(luò)編程
本系列文根據(jù)以下學(xué)習(xí)路線展開講述驶忌，由于內(nèi)容較多，：從零開始學(xué)python到高級進階路線圖
第一章：網(wǎng)絡(luò)編程
1.網(wǎng)絡(luò)編程
網(wǎng)絡(luò)編程是指使用計算機網(wǎng)絡(luò)進行通信的編程技術(shù)笑跛。在Python中付魔，可以使用socket模塊來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編程。
socket是一個封裝了TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程庫飞蹂，它提供了一種通用的網(wǎng)絡(luò)編程接口几苍，可以用于創(chuàng)建客戶端和服務(wù)器端程序。在Python中陈哑，可以使用socket模塊來創(chuàng)建socket對象妻坝，然后使用該對象進行網(wǎng)絡(luò)通信伸眶。
下面是一個簡單的網(wǎng)絡(luò)編程示例，其中創(chuàng)建了一個服務(wù)器端和一個客戶端惠勒，客戶端向服務(wù)器端發(fā)送消息赚抡，服務(wù)器端接收到消息后將其打印出來：
服務(wù)器端代碼：
import socket
# 創(chuàng)建socket對象
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 綁定IP地址和端口號
server_socket.bind(('127.0.0.1', 8888))
# 監(jiān)聽端口
server_socket.listen(5)
print('服務(wù)器已啟動，等待客戶端連接...')
# 等待客戶端連接
client_socket, client_address = server_socket.accept()
print('客戶端已連接纠屋，地址為：', client_address)
# 接收客戶端消息
data = client_socket.recv(1024)
print('接收到客戶端消息：', data.decode())
# 關(guān)閉socket連接
client_socket.close()
server_socket.close()
客戶端代碼：
import socket
# 創(chuàng)建socket對象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 連接服務(wù)器
client_socket.connect(('127.0.0.1', 8888))
# 發(fā)送消息
client_socket.send('Hello, server!'.encode())
# 關(guān)閉socket連接
client_socket.close()
在PyCharm中編譯和運行Matlab文件涂臣，需要先安裝Matlab并配置好環(huán)境變量。然后售担，在PyCharm中打開Matlab文件赁遗，點擊運行按鈕即可編譯和運行Matlab文件。如果需要傳遞參數(shù)族铆，可以在運行配置中設(shè)置岩四。
2.TCP/IP簡介
TCP/IP是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議哥攘。TCP/IP協(xié)議族包括了許多協(xié)議剖煌，其中最重要的是TCP和IP協(xié)議。
TCP協(xié)議是一種面向連接的協(xié)議逝淹，它提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)耕姊。TCP協(xié)議通過三次握手建立連接，然后通過數(shù)據(jù)分段和確認機制來保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸栅葡。
IP協(xié)議是一種無連接的協(xié)議茉兰，它提供了數(shù)據(jù)包的傳輸服務(wù)。IP協(xié)議通過路由選擇算法來確定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑欣簇，然后將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)侥康牡亍?/p>
在網(wǎng)絡(luò)編程中规脸，我們通常使用TCP協(xié)議來進行數(shù)據(jù)傳輸。TCP協(xié)議提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)熊咽，適用于需要保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的場景莫鸭，如文件傳輸、郵件傳輸?shù)群崤埂６?code>IP協(xié)議則適用于需要快速傳輸數(shù)據(jù)的場景黔龟，如視頻流傳輸、實時通信等滥玷。
3.網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模塊
1.Socket簡介
Socket是一種通信機制氏身，它允許不同的進程在網(wǎng)絡(luò)上進行通信。在Python中惑畴，Socket是通過socket模塊來實現(xiàn)的蛋欣。Socket通常用于客戶端和服務(wù)器之間的通信，但也可以用于進程之間的通信如贷。
2.Socket模塊使用
Python中的socket模塊提供了一組函數(shù)和類陷虎，用于創(chuàng)建和操作Socket到踏。常用的函數(shù)和類包括：
-
socket()：創(chuàng)建一個Socket對象。 -
bind()：將Socket綁定到一個特定的地址和端口尚猿。 -
listen()：開始監(jiān)聽連接請求窝稿。 -
accept()：接受一個連接請求，并返回一個新的Socket對象凿掂。 -
connect()：連接到一個遠程Socket伴榔。 -
send()：發(fā)送數(shù)據(jù)。 -
recv()：接收數(shù)據(jù)庄萎。
3.服務(wù)器
在Python中踪少，可以使用socket模塊創(chuàng)建一個服務(wù)器。服務(wù)器通常需要綁定到一個特定的地址和端口糠涛，并監(jiān)聽連接請求援奢。當(dāng)有客戶端連接到服務(wù)器時，服務(wù)器會接受連接請求忍捡，并創(chuàng)建一個新的Socket對象來處理客戶端請求集漾。
以下是一個簡單的Python服務(wù)器示例：
import socket
HOST = '127.0.0.1' # 服務(wù)器地址
PORT = 8888 # 服務(wù)器端口號
# 創(chuàng)建一個Socket對象
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 綁定到地址和端口
server_socket.bind((HOST, PORT))
# 開始監(jiān)聽連接請求
server_socket.listen(1)
print('Server is running on {}:{}'.format(HOST, PORT))
while True:
# 接受一個連接請求，并返回一個新的Socket對象
client_socket, client_address = server_socket.accept()
print('Client connected from {}:{}'.format(client_address[0], client_address[1]))
# 處理客戶端請求
data = client_socket.recv(1024)
print('Received data: {}'.format(data.decode()))
# 發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)
response = 'Hello, client!'
client_socket.send(response.encode())
# 關(guān)閉連接
client_socket.close()
4.客戶端
在Python中砸脊，可以使用socket模塊創(chuàng)建一個客戶端帆竹。客戶端通常需要連接到一個遠程Socket脓规，并發(fā)送請求數(shù)據(jù)。當(dāng)服務(wù)器響應(yīng)請求時险领，客戶端會接收響應(yīng)數(shù)據(jù)侨舆。
以下是一個簡單的Python客戶端示例：
import socket
HOST = '127.0.0.1' # 服務(wù)器地址
PORT = 8888 # 服務(wù)器端口號
# 創(chuàng)建一個Socket對象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 連接到遠程Socket
client_socket.connect((HOST, PORT))
# 發(fā)送請求數(shù)據(jù)
request = 'Hello, server!'
client_socket.send(request.encode())
# 接收響應(yīng)數(shù)據(jù)
response = client_socket.recv(1024)
print('Received data: {}'.format(response.decode()))
# 關(guān)閉連接
client_socket.close()
5.文件下載器
文件下載器是一個常見的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，它可以從遠程服務(wù)器下載文件并保存到本地绢陌。在Python中挨下，可以使用socket模塊和urllib模塊來實現(xiàn)文件下載器。
以下是一個簡單的Python文件下載器示例：
import socket
import urllib.request
HOST = '127.0.0.1' # 服務(wù)器地址
PORT = 8888 # 服務(wù)器端口號
FILE_URL = 'http://example.com/file.txt' # 文件下載地址
FILE_NAME = 'file.txt' # 文件保存路徑
# 創(chuàng)建一個Socket對象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 連接到遠程Socket
client_socket.connect((HOST, PORT))
# 發(fā)送請求數(shù)據(jù)
request = 'GET {}\r\n'.format(FILE_URL)
client_socket.send(request.encode())
# 接收響應(yīng)數(shù)據(jù)
response = client_socket.recv(1024)
print('Received data: {}'.format(response.decode()))
# 下載文件并保存到本地
with open(FILE_NAME, 'wb') as f:
while True:
data = client_socket.recv(1024)
if not data:
break
f.write(data)
# 關(guān)閉連接
client_socket.close()
4.補充內(nèi)容
1.網(wǎng)絡(luò)編程中的UDP協(xié)議
UDP（User Datagram Protocol）是一種無連接的脐湾、不可靠的傳輸協(xié)議臭笆，它不保證數(shù)據(jù)包的可靠性和順序性，但是傳輸速度快秤掌，適用于一些對數(shù)據(jù)可靠性要求不高的應(yīng)用場景愁铺，如視頻、音頻等實時傳輸闻鉴。
在Python中茵乱，使用socket模塊可以實現(xiàn)UDP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程。下面是一個簡單的UDP服務(wù)器和客戶端的示例：
UDP服務(wù)器：
import socket
# 創(chuàng)建UDP套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 綁定IP地址和端口號
server_socket.bind(('127.0.0.1', 8888))
while True:
# 接收數(shù)據(jù)
data, addr = server_socket.recvfrom(1024)
print('Received from %s:%s.' % addr)
print('Data: %s' % data.decode())
# 發(fā)送數(shù)據(jù)
server_socket.sendto('Hello, client!'.encode(), addr)
UDP客戶端：
import socket
# 創(chuàng)建UDP套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 發(fā)送數(shù)據(jù)
client_socket.sendto('Hello, server!'.encode(), ('127.0.0.1', 8888))
# 接收數(shù)據(jù)
data, addr = client_socket.recvfrom(1024)
print('Received from %s:%s.' % addr)
print('Data: %s' % data.decode())
# 關(guān)閉套接字
client_socket.close()
在UDP協(xié)議中孟岛，發(fā)送數(shù)據(jù)時需要指定目標(biāo)地址和端口號瓶竭，接收數(shù)據(jù)時會返回發(fā)送方的地址和端口號督勺。由于UDP協(xié)議不保證數(shù)據(jù)的可靠性和順序性，因此在實際應(yīng)用中需要考慮數(shù)據(jù)丟失斤贰、重復(fù)智哀、亂序等問題。
2.UDP協(xié)議與TCP協(xié)議的區(qū)別
UDP協(xié)議和TCP協(xié)議是兩種常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議荧恍，它們有以下幾點區(qū)別：
連接方式：
TCP協(xié)議是面向連接的協(xié)議瓷叫，而UDP協(xié)議是無連接的協(xié)議。TCP協(xié)議在傳輸數(shù)據(jù)之前需要先建立連接块饺，而UDP協(xié)議不需要赞辩。可靠性：
TCP協(xié)議是可靠的協(xié)議，它保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸授艰，而UDP協(xié)議是不可靠的協(xié)議辨嗽，它不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。傳輸效率：
UDP協(xié)議比TCP協(xié)議傳輸效率高淮腾，因為UDP協(xié)議不需要建立連接和維護連接狀態(tài)糟需，而TCP協(xié)議需要。數(shù)據(jù)包大小：
UDP協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包大小限制為64KB谷朝，而TCP協(xié)議沒有限制洲押。應(yīng)用場景：
TCP協(xié)議適用于對數(shù)據(jù)傳輸可靠性要求較高的場景，如文件傳輸圆凰、郵件傳輸?shù)辱菊剩欢?code>UDP協(xié)議適用于對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求較高的場景，如視頻直播专钉、語音通話等挑童。
3.UDP協(xié)議代碼實現(xiàn)方式
UDP協(xié)議是一種無連接的協(xié)議，它不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院晚樞蛐栽拘耄蔷哂袀鬏斔俣瓤斓膬?yōu)點站叼。下面是Python中使用UDP協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)編程的代碼實現(xiàn)方式：
服務(wù)器端代碼：
import socket
# 創(chuàng)建UDP套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 綁定IP地址和端口號
server_socket.bind(('127.0.0.1', 8888))
# 接收數(shù)據(jù)
while True:
data, addr = server_socket.recvfrom(1024)
print('Received from %s:%s.' % addr)
print('Data: %s' % data.decode())
# 發(fā)送數(shù)據(jù)
server_socket.sendto('Hello, client!'.encode(), addr)
客戶端代碼：
import socket
# 創(chuàng)建UDP套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 發(fā)送數(shù)據(jù)
client_socket.sendto('Hello, server!'.encode(), ('127.0.0.1', 8888))
# 接收數(shù)據(jù)
data, addr = client_socket.recvfrom(1024)
print('Received from %s:%s.' % addr)
print('Data: %s' % data.decode())
# 關(guān)閉套接字
client_socket.close()
在上面的代碼中，服務(wù)器端首先創(chuàng)建了一個UDP套接字菇民，并綁定了IP地址和端口號尽楔。然后通過recvfrom()方法接收客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)，并通過sendto()方法向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)第练±觯客戶端同樣創(chuàng)建了一個UDP套接字，并通過sendto()方法向服務(wù)器端發(fā)送數(shù)據(jù)娇掏，然后通過recvfrom()方法接收服務(wù)器端發(fā)送的數(shù)據(jù)垦缅。最后，客戶端關(guān)閉套接字驹碍。
本系列文根據(jù)以下學(xué)習(xí)路線展開講述壁涎，由于內(nèi)容較多凡恍，：從零開始學(xué)python到高級進階路線圖
下章講：python并發(fā)編程：多線程
