【Python网络编程基础】

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一、网络编程基础概念

1.1 网络通信协议

网络通信协议是计算机之间通信时遵循的规则。常见的协议有：

• TCP（Transmission Control Protocol）：传输控制协议，面向连接，提供可靠的数据传输。
• UDP（User Datagram Protocol）：用户数据报协议，无连接协议，传输速度快但不可靠。
• HTTP/HTTPS：超文本传输协议，常用于 Web 数据交互。
• FTP：文件传输协议，用于文件传输。

1.2 IP地址与端口号

• IP地址：用于标识设备在网络中的位置，例如：192.168.1.1。
• 端口号：标识应用程序的编号，范围为 0~65535。
  • 0~1023：系统保留端口
  • 1024~49151：注册端口
  • 49152~65535：动态端口

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二、使用 socket 模块进行网络编程

Python 提供了 socket 模块用于实现底层的网络编程，支持 TCP 和 UDP 协议通信。

2.1 创建 TCP 服务器和客户端

TCP服务器

TCP 服务器需要：

1. 创建套接字（socket()）
2. 绑定地址和端口（bind()）
3. 监听连接请求（listen()）
4. 接受连接（accept()）
5. 数据收发（recv() 和 send()）
6. 关闭连接（close()）

TCP服务器示例：

import socket

# 创建服务器套接字
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))  # 绑定地址和端口
server.listen(5)  # 最大连接数为5
print("服务器已启动，等待连接...")

# 等待客户端连接
while True:
    client, addr = server.accept()
    print(f"连接来自 {addr}")
    
    data = client.recv(1024).decode('utf-8')  # 接收数据
    print("收到数据:", data)
    
    client.send("Hello, Client!".encode('utf-8'))  # 发送数据
    client.close()  # 关闭客户端连接

TCP客户端

客户端示例：

import socket

# 创建客户端套接字
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1', 8080))  # 连接服务器

# 发送数据
client.send("Hello, Server!".encode('utf-8'))
response = client.recv(1024).decode('utf-8')
print("收到服务器回复:", response)

client.close()

✅ 运行步骤

1. 先运行 TCP 服务器。
2. 再运行客户端，观察服务器端和客户端之间的数据交互。

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2.2 使用 UDP 进行通信

UDP 不需要建立连接，适合实时性要求高的场景，但数据不可靠。

UDP服务器

import socket

# 创建UDP套接字
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 9090))  # 绑定地址和端口
print("UDP服务器已启动...")

while True:
    data, addr = server.recvfrom(1024)  # 接收数据
    print(f"接收来自 {addr} 的数据: {data.decode()}")
    
    server.sendto("数据已收到".encode(), addr)  # 回复客户端

UDP客户端

import socket

# 创建UDP套接字
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 发送数据
client.sendto("Hello UDP Server!".encode(), ('127.0.0.1', 9090))

# 接收服务器返回的数据
data, addr = client.recvfrom(1024)
print("服务器回复:", data.decode())

client.close()

✅ 运行步骤

1. 启动 UDP 服务器。
2. 启动 UDP 客户端，观察数据交互情况。

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三、使用 requests 模块发送 HTTP 请求

requests 模块是 Python 中进行 HTTP 请求的常用库，支持：

• GET/POST/PUT/DELETE 等请求方式
• 自定义请求头和参数
• 处理 JSON 数据

3.1 安装 requests

pip install requests

3.2 发送 GET 请求

import requests

url = "https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1"
response = requests.get(url)

# 查看响应状态码和内容
print("状态码:", response.status_code)
print("响应数据:", response.json())

3.3 发送 POST 请求

url = "https://jsonplaceholder.typicode.com/posts"
data = {
    "title": "Python网络编程",
    "body": "使用requests发送POST请求",
    "userId": 1
}
response = requests.post(url, json=data)

# 查看响应结果
print("状态码:", response.status_code)
print("返回数据:", response.json())

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四、多线程/多进程网络编程

在网络编程中，使用多线程或多进程可以提高并发性能。

4.1 多线程服务器示例

import socket
import threading

def handle_client(client_socket):
    """处理客户端连接"""
    data = client_socket.recv(1024)
    print("收到:", data.decode())
    client_socket.send("你好，客户端！".encode())
    client_socket.close()

# 创建TCP服务器
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
server.listen(5)
print("多线程服务器启动...")

# 接受多个客户端连接
while True:
    client, addr = server.accept()
    print(f"连接来自 {addr}")
    
    # 启动线程处理客户端请求
    client_thread = threading.Thread(target=handle_client, args=(client,))
    client_thread.start()

✅ 优点

• 多线程提高了并发处理能力。
• 每个客户端由独立线程处理，互不影响。