《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

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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:

1. 创建客户端套接字对象
2. 和服务端套接字建立连接
3. 发送数据
4. 接收数据
5. 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:

1. 创建服务端端套接字对象
2. 绑定端口号
3. 设置监听
4. 等待接受客户端的连接请求
5. 接收数据
6. 发送数据
7. 关闭套接字

4. 小结

1. 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。
2. 主动发起建立连接请求的是客户端程序
3. 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

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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

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1. 开发 TCP 服务端程序开发步骤回顾

1. 创建服务端端套接字对象
2. 绑定端口号
3. 设置监听
4. 等待接受客户端的连接请求
5. 接收数据
6. 发送数据
7. 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 socketif __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