《TCP 网络编程实战：开发流程、缓冲区原理、三次握手与四次挥手》
一、 TCP 网络应用程序开发流程
学习目标
- 能够知道TCP客户端程序的开发流程
1. TCP 网络应用程序开发流程的介绍
TCP 网络应用程序开发分为:
- TCP 客户端程序开发
- TCP 服务端程序开发
说明:
客户端程序是指运行在用户设备上的程序 服务端程序是指运行在服务器设备上的程序，专门为客户端提供数据服务。
2. TCP 客户端程序开发流程的介绍
步骤说明:
- 创建客户端套接字对象
- 和服务端套接字建立连接
- 发送数据
- 接收数据
- 关闭客户端套接字
3. TCP 服务端程序开发流程的介绍
步骤说明:
- 创建服务端端套接字对象
- 绑定端口号
- 设置监听
- 等待接受客户端的连接请求
- 接收数据
- 发送数据
- 关闭套接字
4. 小结
- TCP 网络应用程序开发分为客户端程序开发和服务端程序开发。
- 主动发起建立连接请求的是客户端程序
- 等待接受连接请求的是服务端程序
二、socket之send和recv原理剖析
学习目标
- 能够知道send和recv的底层工作原理
1. 认识TCP socket的发送和接收缓冲区
当创建一个TCP socket对象的时候会有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区，这个发送和接收缓冲区指的就是内存中的一片空间。
2. send原理剖析
send是不是直接把数据发给服务端?
不是，要想发数据，必须得通过网卡发送数据，应用程序是无法直接通过网卡发送数据的，它需要调用操作系统接口，也就是说，应用程序把发送的数据先写入到发送缓冲区(内存中的一片空间)，再由操作系统控制网卡把发送缓冲区的数据发送给服务端网卡 。
3. recv原理剖析
recv是不是直接从客户端接收数据?
不是，应用软件是无法直接通过网卡接收数据的，它需要调用操作系统接口，由操作系统通过网卡接收数据，把接收的数据写入到接收缓冲区(内存中的一片空间），应用程序再从接收缓存区获取客户端发送的数据。
4. send和recv原理剖析图
说明:
- 发送数据是发送到发送缓冲区
- 接收数据是从接收缓冲区 获取
5. 小结
不管是recv还是send都不是直接接收到对方的数据和发送数据到对方，发送数据会写入到发送缓冲区，接收数据是从接收缓冲区来读取，发送数据和接收数据最终是由操作系统控制网卡来完成。
三、TCP服务端程序开发
学习目标
- 能够写出TCP服务端应用程序接收和发送消息
1. 开发 TCP 服务端程序开发步骤回顾
- 创建服务端端套接字对象
- 绑定端口号
- 设置监听
- 等待接受客户端的连接请求
- 接收数据
- 发送数据
- 关闭套接字
2. socket 类的介绍
导入 socket 模块
import socket
创建服务端 socket 对象
socket.socket(AddressFamily, Type)
参数说明:
- AddressFamily 表示IP地址类型, 分为TPv4和IPv6
- Type 表示传输协议类型
方法说明:
- bind((host, port)) 表示绑定端口号, host 是 ip 地址，port 是端口号，ip 地址一般不指定，表示本机的任何一个ip地址都可以。
- listen (backlog) 表示设置监听，backlog参数表示最大等待建立连接的个数。
- accept() 表示等待接受客户端的连接请求
- send(data) 表示发送数据，data 是二进制数据
- recv(buffersize) 表示接收数据, buffersize 是每次接收数据的长度
3. TCP 服务端程序开发示例代码
import socket
if __name__ == '__main__':
# 创建tcp服务端套接字
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 设置端口号复用，让程序退出端口号立即释放
tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
# 给程序绑定端口号
tcp_server_socket.bind(("", 8989))
# 设置监听
# 128:最大等待建立连接的个数， 提示： 目前是单任务的服务端，同一时刻只能服务与一个客户端，后续使用多任务能够让服务端同时服务与多个客户端，
# 不需要让客户端进行等待建立连接
# listen后的这个套接字只负责接收客户端连接请求，不能收发消息，收发消息使用返回的这个新套接字来完成
tcp_server_socket.listen(128)
# 等待客户端建立连接的请求, 只有客户端和服务端建立连接成功代码才会解阻塞，代码才能继续往下执行