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分为两种:
第一种是应用类:qq、微信、网盘、优酷这一类是属于需要安装的桌面应用
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~
C/S架构
C/S即:Client与Server,中文意思:客户端与服务端架构,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。
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用户去安装什么应用程序,只需要在浏览器上通过HTTP请求服务端相关的资源(网页资源),客户端Browser浏览器就能进行增删改查。
B/S架构和C/S的区别
C/S架构的优缺点: *优点: 1.客户端因为是独立设计,所以可以实现个性化 2.因为客户端是需要进行安装的,可以不需要重复安装和加载 3.因为客户端是独立开发的,所以有能力对客户端进行安全设计 4.如果遇到不同的操作系统,需要为不同的操作系统各开发一套客户端 *缺点: 1.因为客户端是不需要重复安装,所以用户可以不更新与升级,增加了维护成本。 2.因为需要开发客户端和服务器两套程序,所以开发成本会增加 B/S架构的优缺点: *优点: 1.因为B/S架构具备通用性,所以开发成本较低。 2.因为不需要安装客户端,所以客户端不需要进行升级,只需要更新后台代码即可实现所有客户端的更新。 3.因为B/S架构多用WEB网页进行开发,所以增、删功能也非常容易,只需要修改网页即可完成 *缺点: 1.耗流量,每次都要加载全部的内容(不过有缓存可以降低流量损耗) 2.因为没有独立的客户端,所以无法实现个性化(通过账号体系可以实现) 3.因为没有独立设计客户端,所以客户端难以实现安全控制(HTTPS、控件)。 4.难以实现特殊的操作(删本地文件),所以所有的杀毒软件都是C/S架构的。 B/S架构更多的时候是使用了HTTP协议、而C/S架构更多的时候使用的WinSocket协议(TCP、UDP)
socket 概念
socket层
Socket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。在设计模型中,Sokcet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。
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。
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
套接字家族的名称:AF_UNIX
unix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
套接字家族的名称:AF_INET
(还有AF_INEF6被用于ipv6,还有一些其它的地址家族,不过,他们要么只用于某个平台,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支持很多地址家族,我们只关心网络编程,所以大部分时候我们只使用AF_INET)
套接字工作流程
一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友,先拨号,朋友听到电话铃声后提起电话,这时你和你的朋友就建立起了连接,就可以讲话了。等交流结束后,挂断电话结束此次交谈。生活中的场景就解释了这工作原理。
先从服务器端说起。服务器端先初始化socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户连接。在这时如果有个客户端初始化一个socket,然后连接服务器(content),如果连接成功,这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求,服务器端接受请求并处理请求,然后把回应数据发送给客户端,客户端取数据,最后关闭连接,一次交互结束。
socket 模块使用方法
1 import socket 2 socket.socket(socket_family, socket_type, protocal=0) 3 4 socket_faily:可以是 AF_UNIX 或 AF_INET; 5 socket_type:可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM; 6 protocol:一般不填,默认值为 0; 7 8 获取tcp/ip套接字 9 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 10 11 获取udp/ip套接字 12 dupSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) 13 14 由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。 15 12 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
- 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(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完) s.sendall() 发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完) 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
基于TCP协议的socket
tcp是基于连接的,必须先启动服务端,然后再启动客户端去连接服务端
tcp服务端
import socket sk = socket.socket() # 创建服务器套接字对象 sk.bind(('127.0.0.1', 8088)) # 把地址绑定到套接字 sk.listen() # 监听连接 conn, addr = sk.accept() # 接受客户端连接 ret = conn.recv(1024) # 接受客户端信息 print(ret) # 打印客户端信息 conn.send(b'hello') # 向客户端发送信息 conn.close() # 关闭客户端套接字 sk.close() # 关闭服务器套接字(可选)
tcp客户端
import socket sk = socket.socket() # 创建客户套接字 sk.connect(('127.0.0.1', 8088)) # 尝试连接服务器 sk.send(b'Hai') # 向服务端发送信息 ret = sk.recv(1024) # 接受服务端发送的信息 print(ret) # 打印服务端接受到的信息 sk.close() # 关闭客户套接字
socket通信流程与打电话流程类似,例子:
import socket ip_port = ('127.0.0.1', 8088) # 电话卡 buffer = 1024 # 收发消息的字节大小 sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 买手机 sk.bind(ip_port) # 手机插卡 sk.listen() # 手机待机 conn, addr = sk.accept() # 手机接电话 print('接到来自%s的电话' %addr[0]) msg = conn.recv(buffer) # 听消息,听话 print(msg, type(msg)) conn.send(msg.upper()) # 发消息,说话 conn.close() # 挂电话 sk.close() # 手机关机
import socket ip_port = ('127.0.0.1',8088) buffer = 1024 s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) s.connect_ex(ip_port) # 拨电话 s.send('hello world'.encode('utf-8')) # 发消息,说话(只能发送字节类型) feedback=s.recv(buffer) # 收消息,听话 print(feedback.decode('utf-8')) s.close() # 挂电话
基于tcp实现的qq聊天
import socket ip_port = ('127.0.0.1', 8088) buffer = 1024 sk = socket.socket() sk.bind(ip_port) sk.listen() coon, addr = sk.accept() while True: msg = coon.recv(buffer).decode('utf-8') if msg == 'bye': break print(msg) info = input(">>>: ") if info == 'q': coon.send(b'bye') break coon.send(info.encode('utf-8')) coon.close() sk.close()
import socket ip_port = ('127.0.0.1', 8088) buffer = 1024 sk = socket.socket() sk.connect(ip_port) while True: msg = input(">>>: ") if msg == 'q': sk.send(b'bye') break sk.send(msg.encode('utf-8')) info = sk.recv(buffer).decode('utf-8') if info == 'bye': break print(info) sk.close()
基于UDP协议的socket
udp是无链接的,启动服务之后可以直接接收消息,不需要提前建立连接
udp服务端
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', 8900)) # 绑定服务器套接字 msg, addr = udp_sk.recvfrom(1024) # 接受消息 print(msg.decode('utf-8')) udp_sk.sendto(b'bye', addr) # 发送消息 udp_sk.close() # 关闭服务器套接字 # udp的server 不需要监听也不需要建立连接 # 在启动服务后只能被动的等待客户端发送消息过来 # 客户端发送消息的同时还会自带地址信息 # 消息回复的时候,不仅需要发送消息,还需要把对方的地址填写上
udp客户端
import socket udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) ip_port = ('127.0.0.1', 8900) udp_sk.sendto(b'hello', ip_port) ret, addr = udp_sk.recvfrom(1024) print(ret.decode('utf-8')) udp_sk.close()
基于udp实现的qq聊天
import socket udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) udp_sk.bind(('127.0.0.1', 8090)) while True: msg, addr = udp_sk.recvfrom(1024) print(msg.decode('utf-8')) info = input("server:>>> ").encode('utf-8') udp_sk.sendto(info, addr) sk.close()
# 客户端1 import socket udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) ip_port = ('127.0.0.1', 8090) while True: info = input("client1>>>: ") info = ('