第二阶段Day05网络编程和多线程

第二阶段Day05网络编程和多线程文章目录第二阶段Day05网络编程和多线程今日内容大纲介绍1.网络编程介绍2.IP地址详解3.端口号和协议4.TCP协议-三次握手和四次挥手5.socket-入门6.socket-tcp协议代码思路7.服务器端-收发一句话8.客户端-收发一句话9.端口号重用10.服务器端-支持多客户端连接11.网络编程-长连接12.网络编程-文件上传13.多任务介绍14.多进程介绍15.多进程代码演示今日内容大纲介绍网络编程介绍三要素IP地址端口号协议网络编程图解网络编程案例客户端和服务器端交互-一句话服务器端升级-支持多客户端扩展: 客户端和服务器端交互-发送文件单线程案例演示多线程案例演示1.网络编程介绍概述网络编程也叫Socket编程, 套接字编程.用来实现网络互联的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交互, 就叫: 网络编程.大白话解释: 两台不同的电脑互相传输信息就叫: 网络编程.三要素IP地址端口号协议2.IP地址详解概述设备(电脑, 手机, 手表, IPad…)在网络中的唯一标识, 用:IPAddress表示分类简单来说主要分为 IpV4, IpV6IpV4: 采用4个字节, 十进制的形式来表示ip, 例如: 192.168.88.161扩展:​ IPV4写法, 往下分还有: 城域网, 广域网, 局域网的划分.IpV6: 采用16个字节, 十六进制的形式来表示IP, 理论上无穷多, 可以让地球上的每一粒沙子都有自己的ip.和IP相关的两个命令ipconfig 查看IP地址的(windows系统)ipconfig /all 查看IP地址的(windows系统)ifconfig 查看IP地址的(Linux, Mac系统)ping IP地址或者域名测试网络是否通畅的ping IP地址 -t 循环一直发两个特殊的IP127.0.0.1 代表本机, 在哪台电脑写, 它就代表谁.255.255.255.255 广播地址, 类似于: 群发.3.端口号和协议端口号解释概述软件(程序)在设备上的唯一标识.范围0 ~ 65535细节0 ~ 1023已经被系统占用, 或者用作保留端口了, 我们自定义端口号的时候, 尽量规避这个号段.协议概述就是通信规则, 通信两端(发送端和接收端或者客户端和服务器端)都要遵守的规则.TCP协议全称叫: Transmission Control Protocol, 传输控制协议.类似于: 打电话.特点面向有连接.采用字节流的方式发送数据, 理论上无大小限制.安全(可靠)协议.传输效率相对较低.区分客户端和服务器端.UDP协议面向无连接.类似于: 群聊采用数据报包的形式传输数据, 每个包的大小不能超过64KB.不安全(不可靠)协议.传输效率相对较高.不区分客户端和服务器端, 叫: 发送端和接收端.4.TCP协议-三次握手和四次挥手连接的时候三次握手(建立连接的时候)客户端像服务器端发起请求, 申请建立连接.服务器端接收到客户端请求后, 审核(校验)信息完毕后, 给出回执, 可以连接.客户端重新向服务器端发起请求, 建立连接.四次挥手(断开连接的时候)A B方向, A断开连接.B断开连接.B A方向, B断开连接.A断开连接.5.socket-入门 Socket介绍: 概述: 它是套接字的意思, 也是网络编程的核心对象. 即: 通信两端都独有自己的Socket对象, 数据在两个Socket之间通过 字节流(TCP协议) 或者 数据报包(UDP协议)的形式进行传输. 大白话解释: 你给你远方的朋友聊天, 通信双方(你, 你朋友), 要依赖两部手机(类似于: Socket) socket对象创建思路: 1. 导包. 2. 创建Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式. 3. 打印一下socket对象. # 1. 导包.importsocket# 2. 创建Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式.# 参1: Address Family, 地址族, 即: 以何种方式解析IP地址, IPv4, IPv6?... AF_INET: 表示以IPv4的规则解析.# 参2: 表示传输数据的方式, Stream代表: 字节流cli_socketsocket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 3. 打印一下socket对象.print(cli_socket)6.socket-tcp协议代码思路 案例: 演示字符串 和 二进制数据 相互转换. 背景: 网编中, 客户端 和 服务器端交互数据, 都是采用 二进制形式 实现的. 格式: 字符串.encode(encoding码表名) # 编码, 字符串 二进制形式, 一般用: utf-8码表 二进制字符串.decode(encoding码表名) # 解码, 二进制字符串 字符串形式, 一般用: utf-8码表 细节: 1. 编解码时, 码表要一致, 否则可能出现: 乱码的情况. 2. 数字, 英文字母, 特殊符号, 无论在什么码表中, 都只占 1个字节. 中文在 GBK码表(国内常用)中 占 2个字节, 在utf-8(万国码, 统一码)码表中 占 3个字节. 3. b内容 这种写法 是 二进制形式的字符串, 只针对于: 字母, 数字, 特殊符号有效, 针对于中文无效. 即: babc123!# 可以, b你好 不行. # 需求1: 演示 编码, 中文s1黑马# 不写码表, 默认是: utf-8bs1s1.encode()# bytes 即: 多个字节. b\xe9\xbb\x91\xe9\xa9\xacbs2s1.encode(encodinggbk)# b\xba\xda\xc2\xedbs3s1.encode(encodingutf-8)# b\xe9\xbb\x91\xe9\xa9\xacprint(bs1)# b\xe9\xbb\x91\xe9\xa9\xacprint(bs2)# b\xba\xda\xc2\xedprint(bs3)# b\xe9\xbb\x91\xe9\xa9\xacprint(type(bs1))# class bytesprint(type(bs2))# class bytesprint(type(bs3))# class bytesprint(-*20)# 需求2: 演示 编码, 数字, 字母, 特殊符号.s2abc123!#bs4s2.encode(encodinggbk)bs5s2.encode(encodingutf-8)print(bs4)# babc123!#print(bs5)# babc123!#print(type(bs4))# class bytesprint(type(bs5))# class bytesprint(type(babc12!#))# OK# print(type(b你好)) # 报错 SyntaxError: bytes can only contain ASCII literal charactersprint(-*20)# 需求3: 演示解码.bs1b\xe9\xbb\x91\xe9\xa9\xac# 二进制形式, utf-8 黑马bs2b\xba\xda\xc2\xed# 二进制形式, gbk 黑马bs3babc123!## 啥码表都行.s1bs1.decode(encodingutf-8)print(s1)print(type(s1))# s2 bs1.decode(encodinggbk) # 编解码不一致, 乱码.s2bs2.decode(encodinggbk)print(s2)print(type(s2))print(bs3.decode(encodinggbk))print(bs3.decode(encodingutf-8))7.服务器端-收发一句话 案例: 服务器端给客户端发送一句话: Welcome to study socket!, 客户端接收到并打印, 然后给出回执信息. 服务器端代码思路: 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式. 2. 绑定ip地址 和 端口号. 3. 设置监听. 范围: 1 ~ 128, 一般设置为: 5 4. 等待客户端申请建立连接, 如果有, 则创建1个新的socket对象负责和该客户端交互. 5. 给客户端写一句话. 6. 接收客户端的回执信息. 7. 释放资源. importsocket# 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式.# 参1: 地址族, Address Family, 即: 指定何种方式解析IP, 这里的 AF_INET代表 Ipv4# 参2: 传输方式, 这里是: 字节流.server_socketsocket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定ip地址 和 端口号.server_socket.bind((127.0.0.1,5555))# 元组形式: (字符串形式的ip地址, int类型的端口号)# 3. 设置监听. 范围: 1 ~ 128, 一般设置为: 5server_socket.listen(5)print(服务器端, 开始监听了...)# 4. 等待客户端申请建立连接, 如果有, 则创建1个新的socket对象负责和该客户端交互.# 参1: 负责和该客户端交互的 socket对象.# 参2: 客户端的ip地址信息.accept_socket,client_infoserver_socket.accept()# print(f监听到客户端信息: {client_info})# 5. 给客户端写一句话. 二进制字符串形式.accept_socket.send(bWelcome to study socket!)# 6. 接收客户端的回执信息.recv_data_bytesaccept_socket.recv(1024)recv_datarecv_data_bytes.decode(encodingutf-8)print(f服务器端收到回执信息:{recv_data})# 7. 释放资源.accept_socket.close()8.客户端-收发一句话 案例: 服务器端给客户端发送一句话: Welcome to study socket!, 客户端接收到并打印, 然后给出回执信息. 服务器端代码思路: 1. 创建客户端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式. 2. 连接服务器端, 指定: 要连接到的服务器ip地址 和 端口号. 3. 接收服务器端的发送的信息. 4. 给服务端写一句话: 回执信息. 5. 释放资源. importsocket# 1. 创建客户端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式.cli_socketsocket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 2. 连接服务器端, 指定: 要连接到的服务器ip地址 和 端口号.cli_socket.connect((127.0.0.1,5555))# 3. 接收服务器端的发送的信息.# receive 单词: 接收的意思.recv_data_bytescli_socket.recv(1024)# 1024: 表示最大接收字节数. 二进制形式的字符串.# 细节: 把上述的信息转成字符串, 然后打印.recv_datarecv_data_bytes.decode(encodingutf-8)print(f客户端接收到:{recv_data})# 4. 给服务端写一句话: 回执信息.cli_socket.send(收到, 已开始学习, So Easy!.encode(encodingutf-8))# 5. 释放资源.cli_socket.close()9.端口号重用遇到的问题服务器端关闭后, 它的端口号不会立即释放, 而是等待1 ~ 2分钟才会释放, 这个时候, 如果重新启动服务器端, 就会报错解决方案手动换1个新的端口号.设置服务器端端口号重用, 即: 服务器端关闭, 端口号立即释放.server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True) 案例: 服务器端给客户端发送一句话: Welcome to study socket!, 客户端接收到并打印, 然后给出回执信息. 服务器端代码思路: 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式. 2. 绑定ip地址 和 端口号. 3. 设置监听. 范围: 1 ~ 128, 一般设置为: 5 4. 等待客户端申请建立连接, 如果有, 则创建1个新的socket对象负责和该客户端交互. 5. 给客户端写一句话. 6. 接收客户端的回执信息. 7. 释放资源. importsocket# 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式.# 参1: 地址族, Address Family, 即: 指定何种方式解析IP, 这里的 AF_INET代表 Ipv4# 参2: 传输方式, 这里是: 字节流.server_socketsocket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定ip地址 和 端口号.server_socket.bind((127.0.0.1,5555))# 元组形式: (字符串形式的ip地址, int类型的端口号)# server_socket.bind((192.168.24.148, 5555)) # 元组形式: (字符串形式的ip地址, int类型的端口号)# 3. 设置监听. 范围: 1 ~ 128, 一般设置为: 5server_socket.listen(5)print(服务器端, 开始监听了...)# 4. 等待客户端申请建立连接, 如果有, 则创建1个新的socket对象负责和该客户端交互.# 参1: 负责和该客户端交互的 socket对象.# 参2: 客户端的ip地址信息.accept_socket,client_infoserver_socket.accept()# print(f监听到客户端信息: {client_info})# 5. 给客户端写一句话. 二进制字符串形式.accept_socket.send(bWelcome to study socket!)# 6. 接收客户端的回执信息.recv_data_bytesaccept_socket.recv(1024)recv_datarecv_data_bytes.decode(encodingutf-8)print(f服务器端收到回执信息:{recv_data})# 7. 释放资源.accept_socket.close()# 8. 设置立即释放端口号.# 参1: 代表当前的socket对象, 即: server_socket# 参2: 选项, reuse address, 重用地址(是否立即释放端口号)# 参3: 选项值, True(正确), False(错误)server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)10.服务器端-支持多客户端连接 案例: 改造服务器端为 支持多客户端连接, 即: 咱们班同学开启你的客户端, 都可以给我发消息了. 服务器端代码思路: 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式. 2. 绑定ip地址 和 端口号. 3. 设置监听. 范围: 1 ~ 128, 一般设置为: 5 4. 等待客户端申请建立连接, 如果有, 则创建1个新的socket对象负责和该客户端交互. 5. 给客户端写一句话. 6. 接收客户端的回执信息. 7. 释放资源. importsocket# 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式.# 参1: 地址族, Address Family, 即: 指定何种方式解析IP, 这里的 AF_INET代表 Ipv4# 参2: 传输方式, 这里是: 字节流.server_socketsocket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定ip地址 和 端口号.server_socket.bind((192.168.24.148,5556))# 元组形式: (字符串形式的ip地址, int类型的端口号)# 3. 设置监听. 范围: 1 ~ 128, 一般设置为: 5server_socket.listen(5)print(服务器端, 开始监听了...)# 用死循环包裹.whileTrue:# 4. 等待客户端申请建立连接, 如果有, 则创建1个新的socket对象负责和该客户端交互.# 参1: 负责和该客户端交互的 socket对象.# 参2: 客户端的ip地址信息.accept_socket,client_infoserver_socket.accept()# print(f监听到客户端信息: {client_info})# 5. 给客户端写一句话. 二进制字符串形式.accept_socket.send(bWelcome to study socket!)# 6. 接收客户端的回执信息.recv_data_bytesaccept_socket.recv(1024)recv_datarecv_data_bytes.decode(encodingutf-8)print(f服务器端收到回执信息:{recv_data})# 7. 释放资源.accept_socket.close()11.网络编程-长连接服务器端代码 案例: 长连接代码演示. 长连接 和 短连接介绍: 短连接: 客户端发送完一句话(交互一次), 就会释放, 下次想重新发送, 必须再次新建连接. 长连接: 客户端发送完消息后, 不会立即结束, 而是选择在特定的时机结束. 即: 可以实现重复发送. 一般适用于: 数据库连接. importsocket# 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式.server_socketsocket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定ip地址 和 端口号.server_socket.bind((127.0.0.1,5555))# server_socket.bind((192.168.24.148, 5555))# 3. 设置监听. 范围: 1 ~ 128, 一般设置为: 5server_socket.listen(5)print(服务器端, 开始监听了...)# 4. 等待客户端申请建立连接, 如果有, 则创建1个新的socket对象负责和该客户端交互.accept_socket,client_infoserver_socket.accept()whileTrue:# 5. 接收客户端的信息.recv_data_bytesaccept_socket.recv(1024)recv_datarecv_data_bytes.decode(encodingutf-8)print(f服务器端收到回执信息:{recv_data})# 6. 判断接收到的信息是否是: 886, 如果是, 就结束.ifrecv_data886:break# 7. 释放资源.accept_socket.close()客户端代码 案例: 长连接代码演示. 长连接 和 短连接介绍: 短连接: 客户端发送完一句话(交互一次), 就会释放, 下次想重新发送, 必须再次新建连接. 长连接: 客户端发送完消息后, 不会立即结束, 而是选择在特定的时机结束. 即: 可以实现重复发送. 一般适用于: 数据库连接. importsocket# 1. 创建客户端Socket对象, 指定: 地址族, 传输方式.cli_socketsocket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 2. 连接服务器端, 指定: 要连接到的服务器ip地址 和 端口号.cli_socket.connect((127.0.0.1,5555))# 3. 给服务端写一句话, 用循环改造.whileTrue:# 3.1 提示用户录入, 要往服务器: 发送的消息, 并接收.resultinput(请录入您要发给服务器的信息: )# 3.2 发给服务器即可.cli_socket.send(result.encode(encodingutf-8))# 3.3 判断是否是 886, 如果是, 就结束发送.ifresult886:break# 5. 释放资源.cli_socket.close()12.网络编程-文件上传服务器端 案例: 演示客户端给服务器端上传1个文件. importsocket# 1. 创建socket对象.server_socketsocket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定ip, 端口号.server_socket.bind((192.168.24.148,6666))# server_socket.bind((127.0.0.1, 6666))# 3. 设置监听.server_socket.listen(5)# 允许等待的最大连接数.print(服务器端, 开始监听了...)# 4. 开启监听, 等待客户端建立连接.accept_socket,client_infoserver_socket.accept()# 5. 将读取到的内容存储到 目的地文件中.withopen(./data/hg.txt,wb)asdest_f:# 思路1: 一次性从客户端读取完 文件中 所有的内容.# # 5.1 接收客户端发送过来的文件(内容)# recv_data_bytes accept_socket.recv(1024000)# # 5.2 具体的往目的地文件中 写数据的动作.# dest_f.write(recv_data_bytes)# 方式2: 一次性接收客户端写过来的1024个字节, 并写到目的地文件中.whileTrue:# 5.1 读取客户端传过来的数据.dataaccept_socket.recv(1024)# 5.2 判断接收到的内容, 是否不为空, 为空: 则立即结束, 即: 上传完毕.iflen(data)0:break# 5.3 走到这里, 说明读取到内容不为空, 写到目的地文件即可.dest_f.write(data)# 7. 释放资源.accept_socket.close()客户端 案例: 演示客户端给服务器端上传1个文件. importsocket# 1. 创建客户端socket对象.cli_socketsocket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 2. 连接服务器端.# cli_socket.connect(((127.0.0.1, 6666)))cli_socket.connect(((192.168.24.148,6666)))# 3. 读取文件中的数据, 并写给服务器端.withopen(d:/绕口令.txt,rb)assrc_f:# 方式1: 一次性从源文件读取完 文件中 所有的内容.# # 3.1 读取文件中所有的数据.# data_bytes src_f.read()# # 3.2 把上述的数据(文件内容)写给服务器端.# cli_socket.send(data_bytes)# 方式2: 一次读取1024个字节, 然后写出, 即: 循环读取, 写出.whileTrue:# 3.1 一次从文件中读取1024个字节.datasrc_f.read(1024)# 3.2 直接把读取到的内容写给 服务器端.cli_socket.send(data)# 3.3 判断, 如果文件内容读完, 程序结束.iflen(data)0:break# 4. 释放资源.cli_socket.close()13.多任务介绍概述指的是同一时间, 执行多个任务.好处充分利用CPU资源, 提高执行效率.面试题: 并发 和 并行的区别是什么?并发:多个任务同时请求同一个CPU资源, 但是同一瞬间, CPU只能执行一个任务, 于是安排它们交替执行.看起来好像是同时执行的, 其实不是.并行多个任务同时执行.前提: 需要多核CPU.14.多进程介绍# 进程解释进程指的是Process,是CPU分配资源的最小单位.简单理解:CPU是按照进程为单位进行资源划分的.一个.exe(可执行程序),就是1个进程.# 线程指的是进程的执行路径,执行单元.# 多进程 和 多线程多进程:指的是多个.exe 任务同时执行,例如:QQ,微信,飞秋等一起执行.多线程;指的是进程内部,多任务执行.例如:微信,和张三,李四同时聊天.# 大白话翻译:进程车 线程车道,如果是单车道:就叫单线程,如果是多车道:就叫多线程.15.多进程代码演示 多进程解释: 让多个任务同时执行. 思路: 1. 导包. 2. 创建进程类对象, 关联: 要执行的函数. 3. 开启进程. # 0. 导包importmultiprocessing,time# 1. 定义函数, 表示: 敲代码.defcoding():foriinrange(10):print(f敲代码...{i})time.sleep(0.1)# 2. 定义函数, 表示: 听音乐.defmusic():foriinrange(10):print(f听音乐--------{i})time.sleep(0.1)# 3. 测试代码if__name____main__:# 单线程: 前边不执行结束, 后续代码无法执行.# coding()# music()# 多线程(多进程): 代码演示.# 4. 创建进程类对象, 关联: 要执行的函数.p1multiprocessing.Process(targetcoding)# 创建进程1, 关联: coding函数p2multiprocessing.Process(targetmusic)# 创建进程2, 关联: music函数# main的这个代码, 放这里, 会先走完, 然后才会创建后续的p1和p2进程, p1和p2才会抢资源.foriinrange(10):print(fmain##{i})time.sleep(0.1)# 5. 开启进程p1.start()p2.start() 多进程(process): 可以指定每个进程的任务, 多个进程之间可以并发, 也可以并行执行. 多进程实现步骤: 1. 导包. import multiprocessing 2. 创建进程对象, 关联: 要执行的任务(函数). p1 multiprocessing.Process(target目标函数名) 3. 开启进程. p1.start() # 需求: 使用多进程来模拟一边写代码, 一边听音乐的功能.# 导包importtimeimportmultiprocessing# 1. 定义函数, 表示: 写代码.defcoding():foriinrange(10):print(f敲代码...{i})time.sleep(1)# 休眠1秒# 2. 定义函数, 表示: 听音乐.defmusic():foriinrange(10):print(f听音乐.......{i},end\n)time.sleep(1)# 休眠1秒# 在main函数中测试if__name____main__:# 调用函数, 如果这么写, 是单进程(单线程)程序, 前边不执行完, 不会执行后续的内容# coding()# music()# 3.创建进程对象, 分别关联 上述的两个函数p1multiprocessing.Process(targetcoding)p2multiprocessing.Process(targetmusic)# 4.开启进程p1.start()p2.start()# 5. 来个main函数的 for循环.foriinrange(5):print(fmain---------{i})time.sleep(1)# 需求: 使用多进程来模拟一边写代码, 一边听音乐的功能.# 导包importtimeimportmultiprocessing# 1. 定义函数, 表示: 写代码.defcoding():foriinrange(10):print(f敲代码...{i})time.sleep(1)# 休眠1秒# 2. 定义函数, 表示: 听音乐.defmusic():foriinrange(10):print(f听音乐.......{i},end\n)time.sleep(1)# 休眠1秒# 在main函数中测试if__name____main__:# 调用函数, 如果这么写, 是单进程(单线程)程序, 前边不执行完, 不会执行后续的内容# coding()# music()# 3.创建进程对象, 分别关联 上述的两个函数p1multiprocessing.Process(targetcoding)p2multiprocessing.Process(targetmusic)# 4.开启进程p1.start()p2.start()# 5. 来个main函数的 for循环.foriinrange(5):print(fmain---------{i})time.sleep(1)