网络并发知识点梳理

软件开发架构

软件目录结构：

bin
  -start 启动
conf
  -settings 配置
core
  -src 用户视图层
interface
  -interface 逻辑接口层
db
  -dbhandler 数据处理层
  -models 类 在类的select方法，查找，返回数据，可以写成类方法。
  -各种数据
lib
  -common 公共接口
log
  -日志文件
README -软件说明

注意：start文件可以写在外面，顶级目录的下面，这样就可以不用添加顶级目录到环境变量了，软件运行的环境。

互联网协议

OSI七层协议：
应用层：应用自身规定的协议：报头 + 数据；比如：http 这个是浏览器的应用协议
表示层
会话层
传输层：将信息加上 端口号 来确定计算机上的某个软件。比如：TCP（安全可靠） UDP（非安全可靠）
网络层：将信息加上 IP 来确定全球的某台计算机。
数据链路层：以太网协议，将信息加上报头，其中包括比如：Mac地址；与其配套使用的是：ARP协议
物理层：将信息转换为二进制，用电平信号，传输出去，所以说，是广播。

网路通信过程

1 要获得：
ip地址    ：确定计算机位置
子网掩码  :确定是否在一个局域网内
网关ip    ：用于互联网的通信，非局域网的通信
dns ip   :将网址解析为ip地址
2 子网掩码和ip地址做按位与看是否相同，来判断是否是一个局域网的计算机。如果是，就直接通过以太网协议，ARP协议，ARP协议用来获得目标ip地址的Mac地址。然后发送。
注意：ip是可以理解成自动分配的，是随着不同的局域网变化的。而Mac地址是生产网卡的时候，就被厂商规定好的，唯一不变的物理地址。（网卡就是能够进行网络通信的硬件）
3 如果不是一个局域网的计算机，那就要将信息发给网关了，网关也是一个ip地址，也要通过Mac地址发送，ARP协议,然后，再让网关，和其它的局域网网关之间，进行通信，找到计算机，然后通信。
ARP协议：通过ip，获得目标地址的Mac地址。
4 网址：ip加端口
因为网址容易被人记住，而ip，不容易记住，所以dns就是帮你把网址解析成ip的，你只需要输入网址，就能上网了，dns服务器全球13台。本地的dns找不到，然后，再到dns服务器找。

TCP协议：三次握手四次挥手

图片

socket——套接字

用来实现网络通信。

socket，是一个位于应用层，和tcp/ip等层的，中间层。是一个抽象层。将各种协议封装起来，供应用层调用。

TCP 服务端:

import socket

server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('123.0.0.1',7777))
server.listen(5)  # 半连接池
conn,addr = server.accept()  # 等待创建连接

conn.recv(1024)
conn.send(data.encode('utf-8'))
conn.close()

server.close()

注意：TCP协议的服务端，流式协议。Windows系统的客户端非法断开连接，服务端会报错（异常处理，判断是否断开），Unix系统等，会接收到空。流式协议，一次接收不完的信息会在缓存中，下次继续接收，是安全可靠的协议，但是，也不知道什么时候结束，每一次发送你都不知道，信息有多少，所以，会出现粘包问题，解决：用协议的概念，加报头，先发送信息长度。

TCP 客户端：

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.STREAM)

client.connect(('127.0.0.1',7777))
client.send(data)
client.recv(1024)

client.close()

UDP 服务端：

import socket

server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

server.bind(('127.0.0.1',7777))
data, addr = server.recvfrom(1024)
server.sendto(data,addr)

server.close()

注意：UDP协议，数据报协议。不安全可靠，一次发送接收到的信息，收到多少就是多少，没收到的就丢失了，所以，不会出现粘包问题。不用建立链接，也没有半连接池的概念。

UDP 客户端：

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
client.sendto(data,('127.0.0.1',7777))
data, addr = client.recvfrom(1024)

client.close()

TCP黏包问题定制固定长度的报头

TCP协议，流式协议，存在粘包问题。
解决方式：利用协议的概念：报头 + 数据
先发送，数据的长度
然后，开始发送数据，循环接收，直到接收到固定字节长度的信息。
有时候，报头较长，以字典的形式，可以将报头json，然后发送，这时候，报头长度又不确定了，所以，先发送报头的长度，然后接收报头，然后，从报头中获得数据相关信息，比如，数据的长度。
其中，TCP协议，传输涉及nagle算法：将数据量小，时间间隔短的结合为一个数据块进行接收。

struct模块：将一个数字转为固定长度的bytes类型。比如，把数据的长度，转为四个字节。

import struct

struct.pack('i',111)  # i 模式，参数，将 111 转为 4 个字节，当然别的参数可以改变字节数
struct.unpack('i',x)  # 将四个字节的bytes，转为数字

实现并发的方式：socketserver模块，多进程，多线程(协程)

实现了网络通信，但是我们发现，只能一个人连接，，，

所以要实现多个人，并发连接。

socketserver模块

socketserver模块：可以实现多并发
```
import socketserver

class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        pass
    # 这个方法必须实现，代码块可用的变量：
    # self.request  连接对象：conn
    # self.client_address 客户端地址
    # self.server  服务器
server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',7777),Myserver)
server.serve_forever()
```
请求处理的基类是BaseRequestHandler，其中一般需要重写的方法就是handle方法，主要就是如何处理接下来的请求，在这个类里，主要有三个方法，一个是setup，handle和finish方法，在调用这个类的时候，先调用setup进行一些初始化的工作，然后调用handle方法进行处理请求，然后调用finish方法，做一些关闭连接什么的；在这个里面最主要的参数self.request，也就是请求的socket对象，其中可以发送消息sendall或者send，接收消息的recv

在进行sendall数据的时候，需要加上''\n',表示此次发送的数据结束。

开启进程的两种方式

from multiprocessing import Process
import os

def task():
    pass

if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task,args=(,))
    p.daemon = True  # 守护进程
    p.start()
    p.join()
    print(p.pid)  # 查看进程pid
    print(os.getpid())
    print(os.getppid())

from multiprocessing import Process

class Myprocess(Process):
    def __init__(self,person):
        self.name = person
        super().__init__()
    
    def run(self):  # 必须实现这个run方法，进行操作
        pass

p = Myprocess('egon')
p.start()

p.terminate()  # 关闭进程不是立即关闭，需要一个过程
print(p.is_alive())  # 直接执行这个语句查看，是否运行，True，过一会进程关闭，False

互斥锁

from multiprocessing import Lock

mutex = Lock()
mutex.acquire()
mutex.release()

生产者消费者模型

from multiprocessing import Process,JoinableQueue

# 生产者和消费者之间传递信息需要一个媒介，比如队列。
生产者 + 消息队列 + 消费者
JoinableQueue  可以
q.join()  # 等队列为空再往后执行

开启线程的两种方式

开启线程不需要在main下面执行代码直接书写就可以

但是我们还是习惯性的将启动命令写在main下面

why:

因为开启线程是在当前进程下开启，不进行开辟内存空间，所以不会重新导入代码，也就不会像线程一样重新运行

from threading import Thread, active_count, current_thread

def task():
    pass

if __name__ == '__main__':
    t = Thread(target=task)
    t.daemon = True
    t.start()
    t.join()
    print(active_count())  # 当前活跃的线程数
    print(os.getpid())  # 当前进程的pid号
    print(current_thread().name)  # 获取线程名字

from threading import Thread

class Mythread(Thread):
    def __init__(self,name):
        self.name = name
        super().__init__()
    def run(self):
        pass

if __name__ == '__main__':
    t = Mythread('egon')
    t.start()

信号量和Event时间

from threading import Semphroe,Event
from multiprocessing import Semphroe,Event

sm = Semphroe(5)  # 相当于锁最多可以有五个人用
sm.acquire()
sm.release()

event = Event()
event.set()
event.wait()

进程池线程池

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor,ProcessPoolExecutor

pool = ProcessPoolExecutor(5)  # 进程池为5

def task():
    pass

def call_back(n):  # 该方法在本例中，作为参数传入，相当于对象方法，第一个参数默认self
    print(n.result())  # n : task
    
if __name__ == '__main__':
    for i in range(20):
        res = pool.submit(task,x,y,z).add_done_callback(call_back)
    pool.shutdown()
    
    
注意：回调函数：异步提交任务，是为了主进程能继续执行下去，不用得到结果，回调函数，就是用来处理主进程的结果的。

协程的概念

单线程实现并发，多道技术的思想。
当遇到IO，就在代码层面实现切换。可以一直运行自己的进程，占用CPU，提高执行效率。
切换 + 保存状态(yield)
对于纯计算来说，并不能提升效率。 非协程：1.23 协程：1.12

def func1():
    while True:
        1 + 1
        yield
       
   
def func2():
    g = func1()
    for i in range(100000):
        1 + 1
        next(g)
        
func2()


from gevent import monkey;monkey.patch_all()
from gevent import spawn
import time

def func1():
    print(1)
    time.sleep(1)
    print(2)
    
def func2():
    print(3)
    time.sleep(2)
    print(4)
    
def func3():
    print(5)
    time.sleep(3)
    print(6)
    
g1 = spawn(func1)
g2 = spawn(func2)
g3 = spawn(func3)
g1.join()
g2.join()
g3.join()

网络编程——知识梳理

网络并发知识点梳理

实现并发的方式：socketserver模块，多进程，多线程(协程)

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