Python：UDP编程、心跳机制、UDP的应用场景

目录

UDP服务端编程流程

1、创建服务端流程

2、UDP客户端编程流程

3、UDP的socket对象创建常用方法

练习——UDP版本群聊

UDP协议的应用

UDP服务端编程流程

1、创建服务端流程

• 创建socket的对象。socket.SOCK_DGRAM
• 绑定IP和Port&＃xff0c;bind方法
• 传输数据
  • 接受数据&＃xff0c;socket.recvform(bufsize,[&＃xff0c;flags])&＃xff0c;获得一个二元组&＃xff08;string&＃xff0c;address&＃xff09;
  • 发送数据&＃xff0c;socket.sendto(string,address)发给某地址信息
• 释放资源

import socket
sercice_udp &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)sercice_udp.bind(("0.0.0.0",9999)) #绑定一个udp端口
data &＃61; sercice_udp.recv(1024) #阻塞数据等待数据
data &＃61; sercice_udp.recvfrom(10235) #阻塞等待一个数据(value,(ip,port))
sercice_udp.sendto(b"7",(&＃39;192.168.1.102&＃39;,10000))
sercice_udp.close()

结果状态

2、UDP客户端编程流程

• 创建socket对象。socket.SOCK_DGRAM
• 发送数据&＃xff0c;socket.sendto(string,address)发给某地址某信息
• 接受数据&＃xff0c;socket.recvform(bufsize,[,flags])&＃xff0c;获得一个二原则&＃xff08;string,address&＃xff09;
• 释放资源

注意&＃xff1a;UDP是无协议链接的&＃xff0c;所以可以只有任何一端&＃xff0c;例如客户端发往服务端&＃xff0c;服务端存在与否无所谓

UDP创建socket对象后&＃xff0c;是没有占用本地地址和端口的

import socket
client_ser &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)
raddr &＃61; ("192.168.1.102",10000)client_ser.connect(raddr)client_ser.sendto(b&＃39;8&＃39;,raddr)
client_ser.send(b&＃39;9&＃39;)data &＃61; client_ser.recvfrom(1024) #阻塞等待数据(value,(ip,port))
data &＃61; client_ser.recv(1024) #阻塞等待数据client_ser.close()

结果&＃xff1a;

3、UDP的socket对象创建常用方法

方法	说明
bind()	可以指定本地地址和端口laddr&＃xff0c;会立即使用
connect()	可以立即占用本地地址和端口&＃xff0c;填充
sendto()	可以立即占用本地地址和端口&＃xff0c;并把数据发送指定远端。只有有了本地绑定端口&＃xff0c;sendto就可以向任何远端发送数据
send()	需要和connect方法配合&＃xff0c;可以使用已经从本地端口把数据发往radder指定的远端
recv()	要求一定要在占用了本地端口后&＃xff0c;返回接受的数据
recvform()	要求一定占用了本地端口后&＃xff0c;返回接受的数据和对端地址的二元组

练习——UDP版本群聊

服务端代码改进

• 加一个ack机制和心跳hearbeat。心跳&＃xff0c;就是一端定时发往另一端的信息&＃xff0c;一般每次数据越少越好&＃xff0c;心跳时间间隔约定好就行。ack即响应&＃xff0c;一端收到另一端

心跳机制

• 一般来说客户端定时发往服务端的&＃xff0c;服务端并不需要ack回复客户端&＃xff0c;只需要记录该客户端还活着就行了
• 如果是服务端定时发往客户端的&＃xff0c;一般需要客户端ack响应来表示活着&＃xff0c;如果没有收到ack的客户端&＃xff0c;服务端移除其信息&＃xff0c;这种实现较为复杂&＃xff0c;用的较少
• 也可以双向发心跳的&＃xff0c;用的更少

import socket
import threading
import datetime
import loggingFORMAT &＃61; "%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s"
logging.basicConfig(format&＃61;FORMAT,level&＃61;logging.INFO)class CharUDPserver:def __init__(self,ip&＃61;"127.0.0.1",port&＃61;9988,interval&＃61;5):self.addr &＃61; (ip,port)self.sock &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)self.clients &＃61; {} #记录客户端,字典self.event &＃61; threading.Event()self.interval &＃61; interval #默认10秒&＃xff0c;超时就要移除对应的客户端def start(self):self.sock.bind(self.addr)#启动线程threading.Thread(target&＃61;self.recv,name&＃61;"recv").start()# threading.Thread(target&＃61;self.recv,name&＃61;"recv").start()def recv(self):while not self.event.is_set():loalset &＃61; set()data ,raddr &＃61; self.sock.recvfrom(1024) #阻塞接受数据data &＃61; data.decode().strip()current &＃61; datetime.datetime.now().timestamp() #float点数if data &＃61;&＃61; "hb":print("^^^^^^^^^hb",raddr,data,current)self.clients[raddr]&＃61;currentcontinueelif data &＃61;&＃61; "quit":#有可能数据不存在clients中self.clients.pop(raddr,None)logging.info("{} leaving".format(raddr))continueprint(11111)#有信息来就更新时间#什么时候比叫心跳时间尼&＃xff1f;发送信息的时候&＃xff0c;反正要遍历一遍self.clients[raddr]&＃61;currentmsg &＃61; "{} ack.form {} :{} ".format(data,*raddr)last_current &＃61; datetime.datetime.now().timestamp() #float点数logging.info(msg)msg &＃61; msg.encode()for c ,stamp in self.clients.items():print(c,stamp)if last_current - stamp >&＃61; self.interval:self.sock.sendto(msg,c)else:loalset.add(c)for i in loalset:self.clients.pop(i)print(loalset)def stop(self):for a in self.clients:self.sock.sendto(b"bey",a)self.sock.close()self.event.set()def main():cs &＃61; CharUDPserver()cs.start()while True:cmd &＃61; input(">>>>")if cmd.strip() &＃61;&＃61; "quit":cs.stop()breaklogging.info(threading.enumerate())logging.info(cs.clients)if __name__ &＃61;&＃61; &＃39;__main__&＃39;:main()


客户端代码改进【增加心跳机制】
 

import threading
import socket
import loggingFORMAT &＃61; "%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s"
logging.basicConfig(format&＃61;FORMAT,level&＃61;logging.INFO)class ChatUDBClient():def __init__(self,rip &＃61; "127.0.0.1",rport&＃61;9988):self.addr &＃61; (rip,rport)self.socket &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)self.event &＃61; threading.Event()def start(self):self.socket.connect(self.addr) #占用本地地址和端口&＃xff0c;设置远端地址和端口threading.Thread(target&＃61;self.recv,name&＃61;"recv").start()threading.Thread(target&＃61;self._sendhb,name&＃61;"heartbeat",daemon&＃61;True).start()def _sendhb(self):while not self.event.wait(2):self.send("hb")def recv(self):while not self.event.is_set():data ,raddr &＃61; self.socket.recvfrom(1024)msg &＃61; "{}。form {}:{}".format(data.decode(),*raddr)logging.info(msg)def send(self,msg:str):self.socket.sendto(msg.encode(),self.addr)def stop(self):self.send("quit") #通知服务端退出self.socket.close()self.event.set()def main():cc1 &＃61; ChatUDBClient()cc2 &＃61; ChatUDBClient()cc1.start()# cc2.start()print(cc1.start)# print(cc1.start)logging.info(threading.enumerate())while True:cmd &＃61; input("》》》")if cmd &＃61;&＃61; "quit":cc1.stop()# cc2.stop()breakcc1.start()# cc2.start()if __name__ &＃61;&＃61; &＃39;__main__&＃39;:main()


UDP协议的应用

UDP是无连接协议&＃xff0c;它基于以下假设&＃xff1a;网络足够号&＃xff0c;消息不会丢包&＃xff0c;包不会乱序
但是&＃xff0c;即使是在局域网&＃xff0c;也不能保证不丢包&＃xff0c;而且包的到达不一定有序

应用场景&＃xff0c;视频、音频传输&＃xff0c;一般来说&＃xff0c;丢些包&＃xff0c;问题不大&＃xff0c;最多丢些图像、听不清华语&＃xff0c;可以重新发话语来解决。海量数据&＃xff0c;例如&＃xff1a;传感器的数据&＃xff0c;丢几十、几百也没有关系。DNS&＃xff0c;数据内容下&＃xff0c;一个包就能查询到结果&＃xff0c;不存在丢包、乱序、重新请求解析。

一般来说&＃xff0c;UDP的性能由于TCP&＃xff0c;但是可靠性要求高的场合还是要选择TCP协议