Python基礎(chǔ)入門教程30.1 企業(yè)級開發(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)端程序開發(fā)
• TCP網(wǎng)絡(luò)編程——客戶端程序開發(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?，一對一的傳輸層協(xié)議

TCP協(xié)議保證連接的可靠性是通過它的通信特征來確定的：首先保證正確建立可靠的連接，主要通過三次通信握手來確定；其次保證數(shù)據(jù)包的數(shù)量和順序不會丟失和錯亂，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包發(fā)送失敗會重新發(fā)送；第三當(dāng)連接終止時，連接雙方都需要獨(dú)立關(guān)閉自己的連接，通過四次揮手確定連接斷開。

建立可靠連接的三次握手

斷開連接的四次揮手操作

從上面的操作過程我們可以發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律，服務(wù)器端總是處于等待狀態(tài)，客戶端會主動發(fā)起和服務(wù)器的連接，通過三次握手建立可靠的連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。一直到最后客戶端發(fā)起關(guān)閉連接請求，經(jīng)過四次揮手操作斷開和服務(wù)器之間的連接

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

2. TCP服務(wù)端編程

python中的網(wǎng)絡(luò)編程，就類似生活中將兩臺PC用網(wǎng)線連接起來一樣，網(wǎng)線表示網(wǎng)絡(luò)，需要水晶頭將網(wǎng)線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，需要引入這個模塊

• socket()：socket模塊中的socket()對象，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，返回一個套接字對象，姑且命名為sc

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

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

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

• recv()：用于接收遠(yuǎn)程套接字對象發(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

服務(wù)端程序開發(fā)，首先創(chuàng)建服務(wù)端程序的套接字對象，將套接字對象跟服務(wù)器IP地址和端口進(jìn)行綁定；其次開始設(shè)置啟動監(jiān)聽，等待客戶端的連接；如果客戶端一旦連接進(jìn)來，就可以和客戶端之間進(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))

# 開始監(jiān)聽
sc.listen(10)

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

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

# 關(guān)閉和這個客戶端的套接字
conn.close()

運(yùn)行上面的程序，我們會看到如下的等待界面：

服務(wù)端程序啟動了

此時，我們通過telnet來訪問以下這個ip和對應(yīng)的端口，會發(fā)現(xiàn)服務(wù)器給我們發(fā)送了數(shù)據(jù)

telnet訪問得到服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)

同時我們運(yùn)行的服務(wù)端也接收到了用戶的請求

服務(wù)端接收到客戶端的連接

2.3 TCP客戶端程序編寫

相對于服務(wù)端編程，客戶端編程就變得比較簡單了，我們通過 創(chuàng)建客戶端套接字對象，通過調(diào)用套接字對象的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)閉客戶端套接字。

客戶端編程訪問服務(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)行前面開發(fā)的服務(wù)器端程序

服務(wù)器程序啟動成功

運(yùn)行客戶端程序，接收到服務(wù)器的數(shù)據(jù)：

客戶端程序啟動，接收到服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)

以上，就是我們在進(jìn)行TCP網(wǎng)絡(luò)編程時的服務(wù)端編程和客戶端編程的方式，下一節(jié)中我們使用TCP編程來開發(fā)一個簡易的對講機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)服務(wù)端和客戶端的數(shù)據(jù)通信

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