Python基礎(chǔ)入門(mén)教程30.1 企業(yè)級(jí)開(kāi)發(fā)進(jìn)階 TCP編程

本節(jié)內(nèi)容如下

• 什么是TCP協(xié)議
• TCP網(wǎng)絡(luò)編程——服務(wù)端程序開(kāi)發(fā)
• TCP網(wǎng)絡(luò)編程——客戶(hù)端程序開(kāi)發(fā)

1. 關(guān)于TCP協(xié)議那點(diǎn)事兒

TCP協(xié)議是一種面向連接、保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃缘模粚?duì)一的傳輸層協(xié)議

TCP協(xié)議保證連接的可靠性是通過(guò)它的通信特征來(lái)確定的：首先保證正確建立可靠的連接，主要通過(guò)三次通信握手來(lái)確定；其次保證數(shù)據(jù)包的數(shù)量和順序不會(huì)丟失和錯(cuò)亂，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包發(fā)送失敗會(huì)重新發(fā)送；第三當(dāng)連接終止時(shí)，連接雙方都需要獨(dú)立關(guān)閉自己的連接，通過(guò)四次揮手確定連接斷開(kāi)。

建立可靠連接的三次握手

斷開(kāi)連接的四次揮手操作

從上面的操作過(guò)程我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律，服務(wù)器端總是處于等待狀態(tài)，客戶(hù)端會(huì)主動(dòng)發(fā)起和服務(wù)器的連接，通過(guò)三次握手建立可靠的連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。一直到最后客戶(hù)端發(fā)起關(guān)閉連接請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)四次揮手操作斷開(kāi)和服務(wù)器之間的連接

所以正常情況下， TCP網(wǎng)絡(luò)編程一般是首先開(kāi)發(fā)服務(wù)端程序，然后開(kāi)發(fā)客戶(hù)端程序。

2. TCP服務(wù)端編程

python中的網(wǎng)絡(luò)編程，就類(lèi)似生活中將兩臺(tái)PC用網(wǎng)線(xiàn)連接起來(lái)一樣，網(wǎng)線(xiàn)表示網(wǎng)絡(luò)，需要水晶頭將網(wǎng)線(xiàn)連接到電腦上才能正常的操作；python提供了這樣的水晶頭：套接字（socket）

TCP網(wǎng)絡(luò)編程就是這么回事

2.1 API解析

• socket模塊：TCP網(wǎng)絡(luò)編程，需要引入這個(gè)模塊

• socket()：socket模塊中的socket()對(duì)象，可以用于創(chuàng)建套接字：socket(family, type)
  • 參數(shù)family：連接的IP地址類(lèi)型，socket.AF_INET表示的是IPv4的地址，socket.AF_INET6表示的是IPv6的地址
  • 參數(shù)type：連接數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型，使用socket.SOCK_STREAM表示使用流協(xié)議（TCP）
  • 返回值：一旦創(chuàng)建成功，返回一個(gè)套接字對(duì)象，姑且命名為sc

• bind()：用于將套接字和主機(jī)IP以及端口號(hào)Port進(jìn)行綁定，就是上面例圖中將網(wǎng)線(xiàn)插到電腦上
  bind()是socket對(duì)象的方法，可以直接通過(guò)socket對(duì)象調(diào)用
  bind()方法只接受一個(gè)元組類(lèi)型的參數(shù)，將ip地址和端口填寫(xiě)進(jìn)去即可
  sc.bind(（"192.168.1.1", 8080）)

• listener(count)：監(jiān)聽(tīng)連接的方法，一般在服務(wù)端編程中使用，調(diào)用socket對(duì)象的listener()方法，就會(huì)讓服務(wù)器程序處于等待客戶(hù)端連接
  • 參數(shù)count：一個(gè)整數(shù)數(shù)據(jù)，表示允許最大的連接數(shù)量

• accept()：接收客戶(hù)端的連接，這是一個(gè)阻塞方法，一旦程序執(zhí)行到accept()方法，就會(huì)處于等待狀態(tài)不繼續(xù)執(zhí)行，一直到有客戶(hù)端連接進(jìn)來(lái)才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行程序

• recv()：用于接收遠(yuǎn)程套接字對(duì)象發(fā)送的數(shù)據(jù)
  • 返回值：遠(yuǎn)程套接字發(fā)送的數(shù)據(jù)

• sendall(data)：用于向遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)
  • 參數(shù)data：用于發(fā)送的數(shù)據(jù)

• close()：套接字的關(guān)閉方法，通信完畢之后，一定要記得關(guān)閉和服務(wù)器之間的TCP連接，釋放資源。

2.2 TCP服務(wù)端程序編寫(xiě)

服務(wù)端程序開(kāi)發(fā)，首先創(chuàng)建服務(wù)端程序的套接字對(duì)象，將套接字對(duì)象跟服務(wù)器IP地址和端口進(jìn)行綁定；其次開(kāi)始設(shè)置啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)，等待客戶(hù)端的連接；如果客戶(hù)端一旦連接進(jìn)來(lái)，就可以和客戶(hù)端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)操作；最后執(zhí)行完成，關(guān)閉套接字

服務(wù)端程序開(kāi)發(fā)流程

service.py代碼如下：

import socket

# 創(chuàng)建服務(wù)端套接字
sc = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 綁定服務(wù)端IP地址和端口
sc.bind(("192.168.10.115", 8888))

# 開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)
sc.listen(10)

# 等待連接
print("服務(wù)端程序啟動(dòng)完成，等待連接中...")
conn, addr = sc.accept()
print("客戶(hù)端%s連接成功" % str(addr))

# 向客戶(hù)端發(fā)送消息
conn.sendall("你好，客戶(hù)端，我是服務(wù)器".encode("utf-8"))

# 關(guān)閉和這個(gè)客戶(hù)端的套接字
conn.close()

運(yùn)行上面的程序，我們會(huì)看到如下的等待界面：

服務(wù)端程序啟動(dòng)了

此時(shí)，我們通過(guò)telnet來(lái)訪(fǎng)問(wèn)以下這個(gè)ip和對(duì)應(yīng)的端口，會(huì)發(fā)現(xiàn)服務(wù)器給我們發(fā)送了數(shù)據(jù)

telnet訪(fǎng)問(wèn)得到服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)

同時(shí)我們運(yùn)行的服務(wù)端也接收到了用戶(hù)的請(qǐng)求

服務(wù)端接收到客戶(hù)端的連接

2.3 TCP客戶(hù)端程序編寫(xiě)

相對(duì)于服務(wù)端編程，客戶(hù)端編程就變得比較簡(jiǎn)單了，我們通過(guò) 創(chuàng)建客戶(hù)端套接字對(duì)象，通過(guò)調(diào)用套接字對(duì)象的connect(ip, port)方法連接指定ip和端口port的服務(wù)器，然后和服務(wù)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通信完畢關(guān)閉客戶(hù)端套接字。

客戶(hù)端編程訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)端程序

client.py代碼如下：

import socket

sc = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

sc.connect(("192.168.10.115", 8888))

msg = sc.recv(1024)
print("接收到服務(wù)器的歡迎消息:" + msg.decode("utf-8"))

sc.sendall("你好服務(wù)器".encode("utf-8"))

sc.close()

運(yùn)行前面開(kāi)發(fā)的服務(wù)器端程序

服務(wù)器程序啟動(dòng)成功

運(yùn)行客戶(hù)端程序，接收到服務(wù)器的數(shù)據(jù)：

客戶(hù)端程序啟動(dòng)，接收到服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)

以上，就是我們?cè)谶M(jìn)行TCP網(wǎng)絡(luò)編程時(shí)的服務(wù)端編程和客戶(hù)端編程的方式，下一節(jié)中我們使用TCP編程來(lái)開(kāi)發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)易的對(duì)講機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)服務(wù)端和客戶(hù)端的數(shù)據(jù)通信

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