Python 学习笔记-第16讲：Web 编程
一、网络基础
1. 基础知识
网络根据地域可分为三类：局域网()、城域网(几十公里)、广域网(www)
IP地址是由4个8位组成，每一个数字不能大于255，
00000000.00000000.00000000.00000000
IP地址由网络IP+本机IP组成
分类五类：
A:1.0.0.0~126.255.255.255 (127.0.0.1,localhost是本地回环地址)例：111.2.1.123 网络IP：111.0.0.0
B:128.0.0.0~191.255.255.255
例：129.23.23.21 网络IP：129.23.0.0
C:192.0.0.0~223.255.255.255
例：192.123.12.9 网络IP：192.123.12.0
D:用于组播
E：
2. OSI 七层模型
OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互连模型。
OSI定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层），每一层实现各自的功能和协议，并完成与相邻层的接口通信。
TCP/IP五层模型
TCP/IP五层协议和OSI的七层协议对应关系如下。
应用层(表示层、会话层)
传输层:tcp udp
网络层:逻辑寻址，寻路径
数据链路层：硬件寻址
物理层：
查看本机IP：cmd--->ipconfig
电脑是否可以上网：ping ip地址
网络编程：实现计算机与计算机间的通信
3. 通信协议
tcp:可靠，有状态的，长连接的协议，像打电话一样
udp:不可靠，无连接，像发短信一样。发送的包的顺序要有编号
http:基于tcp的协议，无状态的协议
ftp:文件传输协议
pop3:邮局协议版本3”。是TCP/IP协议族中的一员
smtp:简单邮件传输协议
QQ视频，发消息
TCP与UDP基本区别
1.基于连接与无连接
2.TCP要求系统资源较多，UDP较少；
3.UDP程序结构较简单
4.流模式（TCP）与数据报模式(UDP);
5.TCP保证数据正确性，UDP可能丢包
6.TCP保证数据顺序，UDP不保证
收藏博客：TCP 和 UDP 的区别
4. Http 通信流程
一次HTTP操作称为一个事务，其工作过程可分为四步：
1）首先客户机与服务器需要建立连接。只要单击某个超级链接，HTTP的工作开始。
2）建立连接后，客户机发送一个请求给服务器，请求方式的格式为：统一资源标识符（URL）、协议版本号，后边是MIME信息包括请求修饰符、客户机信息和可能的内容。
3）服务器接到请求后，给予相应的响应信息，其格式为一个状态行，包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码，后边是MIME信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容。
4）客户端接收服务器所返回的信息通过浏览器显示在用户的显示屏上，然后客户机与服务器断开连接。
如果在以上过程中的某一步出现错误，那么产生错误的信息将返回到客户端，有显示屏输出。对于用户来说，这些过程是由HTTP自己完成的，用户只要用鼠标点击，等待信息显示就可以了。
IP协议对应于网络层，TCP协议对应于传输层，而HTTP协议对应于应用层，
TPC/IP协议是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输
HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。
二、Socket 网络通信接口
1. 概念
Socket又称"套接字"，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。
使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口：UNIX BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已经被淘汰）来实现网络进程之间的通信。
socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）。
知乎上的一段通俗讲解：
socket就是网络连接的端点。就像一根网线，一头连到路由器，一头连到电脑。这两端就是socket。
socket编程就是利用一些函数开发网络应用。这些函数都与socket接口有关。socket接口可以在各种系统上使用，比如linux，windows，mac。
从开发的角度看，socket类似文件。这与开发文件读写程序时你打开的文件类似，只不过这是一个socket文件。
socket的结构
socket的结构很简单，只有三个元素，协议，端口号，IP地址。
socket程序的样子？
在C语言中，socket函数能够返回一个socket描述符，把它想象成文件描述符。
接下来如果是客户端，使用connect连接socket地址，连接成功，socket描述符就可以读写了。
服务器端
bind函数将socket地址和socket描述符绑定。listen函数讲socket描述符转化成“监听描述符”，供服务器监听客户端的请求用。
accept函数等待客户端的请求，返回“已连接描述符”，后续可以用来与客户端通信（使用底层io函数）。
2. socket()函数
Python 中，我们用 socket（）函数来创建套接字，语法格式如下：
socket.socket([family[, type[, proto]]])
参数
family: 套接字家族可以使AF_UNIX或者AF_INET
type: 套接字类型可以根据是面向连接的还是非连接分为SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM
protocol: 一般不填默认为0.
Socket 对象(内建)方法
函数 描述
服务器端套接字
s.bind() 绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen() 开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept() 被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
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，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send() 发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
s.sendall() 完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
s.recvfrom() 接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto() 发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close() 关闭套接字
s.getpeername() 返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname() 返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value) 设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen]) 返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout) 设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout() 返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno() 返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag) 如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile() 创建一个与该套接字相关连的文件
有关 socket 基本过程的博文：
主要方法：
socket()：用于创建一个socket描述符
bind()：为socket对象绑定地址
listen()、connect()：如果作为一个服务器，在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket，如果客户端这时调用connect()发出连接请求，服务器端就会接收到这个请求
accept()：服务器接收客户端的连接请求。
recv()、send()：接收/发送TCP数据
close()：关闭socket
使用 socket 模块的 socket 函数来创建一个 socket 对象。socket 对象可以通过调用其他函数来设置一个 socket 服务。
服务器端：
通过调用 bind(hostname, port) 函数来指定服务的 port(端口)。
接着，调用 socket 对象的 accept 方法。该方法等待客户端的连接，并返回 connection 对象，表示已连接到客户端。
客户端：
socket.connect(hosname, port ) 方法打开一个 TCP 连接到主机为 hostname 端口为 port 的服务商。连接后我们就可以从服务端获取数据
3. TCP连接的三次握手
第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认;
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN(ack=j+1)，同时自己也发送一个SYN包(syn=k)，即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态;
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。
握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。
理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。
断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”(过程就不细写了，就是服务器和客户端交互，最终确定断开)
4. TCP 和 UDP 编程的一般步骤
TCP:
TCP编程的服务器端一般步骤是：
1、创建一个socket，用函数socket()；
2、设置socket属性，用函数setsockopt(); * 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();
4、开启监听，用函数listen()；
5、接收客户端上来的连接，用函数accept()；
6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();
7、关闭网络连接；
8、关闭监听；
TCP编程的客户端一般步骤是：
1、创建一个socket，用函数socket()；
2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选
4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性；
5、连接服务器，用函数connect()；
6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();
7、关闭网络连接；
UDP:
与之对应的UDP编程步骤要简单许多，分别如下：
UDP编程的服务器端一般步骤是：
1、创建一个socket，用函数socket()；
2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();
4、循环接收数据，用函数recvfrom();
5、关闭网络连接；
UDP编程的客户端一般步骤是：
1、创建一个socket，用函数socket()；
2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选
4、设置对方的IP地址和端口等属性;
5、发送数据，用函数sendto();
6、关闭网络连接；
三、线程
基本概念：
线程:进程中的每个子任务，不能独立存在
进程:独立的所有子任务的集合
线程，进程:目的都是想同时完成任务
特点:
进程的特点:独立(内存独立，cpu使用独立)启动进程开销大(速率低)，进程之间很难共享数据，和数据通信，数据安全高。
def a():
加锁
b()
释放锁
def b():
加锁
a()
释放锁
线程的特点:依赖进程(内存共享，CPU使用独立)启动开销小，线程之间共享数据容易，方便通信，线程不安全。
python:
两种方式：函数和类
Python2:thread
Python3:_thread
threading（功能相比_thread更强大，推荐使用）
调用 _thread 模块中的start_new_thread()函数来产生新线程。语法如下:
_thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )
参数说明:
function - 线程函数。
args - 传递给线程函数的参数,他必须是个tuple类型。
kwargs - 可选参数。
或者重写父类的start()方法
threading 模块除了包含 _thread 模块中的所有方法外，还提供的其他方法：
threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。
除了使用方法外，线程模块同样提供了Thread类来处理线程，Thread类提供了以下方法:
run(): 用以表示线程活动的方法。
start():启动线程活动。
join([time]): 等待至线程中止。这阻塞调用线程直至线程的join() 方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生。
isAlive(): 返回线程是否活动的。
getName(): 返回线程名。
setName(): 设置线程名。