1. UDP编程

1.1 UDP编程流程

1.1.1 UDP服务端编程流程

创建socket对象，socket.SOCK_DGRAM

绑定IP和Port，bind()方法

传输数据：接收数据，socket.recvfrom(bufsize[, flags]),获得一个二元组(string, address);发送数据，socket.sendto(string, address)，发送给某地址某信息

释放资源

import socketimport threadingevent = threading.Event()address = '0.0.0.0', 9999server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)  # 数据报协议server.bind(address)  # 只能绑定一次while not event.is_set():    data, client_info = server.recvfrom(1024)  # 比recv安全，可以知道是谁发给你的    print(data)    # print(server.getpeername())  # 会报错OSError    msg = "{} from {}-{}".format(data.decode(), *client_info).encode()    # server.send(msg)  # 会报错，不知道发送给谁    server.sendto(msg, client_info)    print('~' * 30)event.set()server.close()

1.1.2 UDP客户端编程流程

创建socket对象，socket.SOCK_DGRAM

发送数据，socket.sendto(string, address)发送某地址某信息

接收数据，socket.recvfrom(bufsize[, flags])，获得一个二元组(string, address)

释放资源

import socketaddress = '127.0.0.1', 10001client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)  # 数据报协议client.connect(address)  # 会解决本地address和远端地址addressprint(1, client)print(1.5, client)ms = b'111222333444555'# client.sendto(ms + b'~~~~~~~', ('127.0.0.1', 10000))#  会帮你抢一个本地地址和端口（端口是临时的），没有此句，recvfrom会报错# 可以自己玩，因为它有本地address, 它不会记录远端地址addressclient.send(ms)  # 必须和connect配合使用，什么都不解决print(2, client)data, info = client.recvfrom(1024)  # 它需要本地addressprint(data, info)# client.connect(address)  # 加了这一句，send就可以用了# while True:#     cmd = input(">>>").strip()#     ms = cmd.encode()#     # client.sendto(ms, address)#     client.send(ms)  # 此句必须和connect配合使用#     client.sendto(ms + b'~~~~~~~', ('127.0.0.1', 10000))#     client.sendto(ms + b'+++++++', ('127.0.0.1', 10001))#     data, info = client.recvfrom(1024)  # 比recv安全，可以知道是谁发给你的#     print(data)#     msg = "{} from {}".format(data.decode(), *info).encode()##     print('~' * 30)client.close()

注意：UDP是无连接协议，所有可以只有任何一端，例如客户端数据发往服务端，服务端存在与否无所谓

1.2 UDP编程中常用的方法

对udp编程常用方法的几点说明：send方法必须和connect方法配合使用，否则直接报错；recvfrom比recv要安全，recvfrom知道是谁发送信息给你的，它需要知道本地的address；sendto会抢一个本地的地址和端口（端口是临时的），它可以自己玩，因为它有本地的地址，它不会记录远端地址；connect会解决本地地址和远端地址。

1.3 UDP编程实现群聊

1.3.1 UDP版群聊服务端代码

import socketimport datetimeimport loggingimport threadingFORMAT = "%(threadName)s %(thread)d %(message)s"logging.basicConfig(format=FORMAT, level=logging.INFO)class ChatServerUdp:    # UDP群聊用的都是同一个socket，所以用字典浪费了，所有的value值都是一样的，列表可以，但是移除的话，效率低，所以考虑用集合    # 但是添加了过期删除了client的话，集合就不合适了，此时还是要用字典    def __init__(self, ip='127.0.0.1', port=9999, interval=10):  # 服务端的时间间隔一般是客户端的时间间隔的2到3倍        self.sock = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)  # 数据报文协议        self.address = ip, port        self.event = threading.Event()        # self.clients = set()        self.clients = {}        self.interval = interval    def start(self):        self.sock.bind(self.address)        threading.Thread(target=self.rec, name='rec').start()    def rec(self):        while not self.event.is_set():            data, client_info = self.sock.recvfrom(1024)            current = datetime.datetime.now().timestamp()  # float            # self.clients.add(client_info)            if data.strip() == b'^hb^':  # b'^hb^'为自己设计的                self.clients[client_info] = current                logging.info('{} hb^^^^^'.format(client_info))                continue            if data.strip() == b'quit':                # self.clients.remove(client_info)  # 注意remove相当于是按照key查找的，因为集合的值可以看做字典的key，所以比列表高效                self.clients.pop(client_info)  # 客户端主动断开连接，就把该客户的ip从字典中删除                logging.info("{} leaving".format(client_info))                continue  # 不能用break，因为总共只有一个线程，break了，while循环结束了            self.clients[client_info] = current            # 在该位子遍历字典，删除过期的clients，比较耗时，因为如果一个都没有删除，每次都要遍历字典，会很耗时，可以考虑在发送信息时，            # 遍历字典判断是否超时            logging.info(data)            msg = "{} [{}:{}] {}".format(datetime.datetime.now(), *client_info, data.decode())            keys = set()            for c, stamp in self.clients.items():  # 有线程安全问题，解决方法是加锁                if current - stamp < 0 or current - stamp > self.interval:  # 小于0应该是时间出问题了                    keys.add(c)  # 不能直接self.clients.pop(c),因为字典在遍历的过程中，其长度不能改变                else:                    self.sock.sendto(msg.encode(), c)            for c in keys:                self.clients.pop(c)    def stop(self):        self.event.set()        self.clients.clear()        self.sock.close()csu = ChatServerUdp()csu.start()while True:    cmd = input('>>>').strip()    if cmd == 'quit':        csu.stop()        break    logging.info(threading.enumerate())

1.3.2 UDP版群聊客户端代码

import socketimport loggingimport threadingFORMAT = "%(threadName)s %(thread)d %(message)s"logging.basicConfig(format=FORMAT, level=logging.INFO)class ChatClientUdp:    def __init__(self, ip='127.0.0.1', port=9999, interval=5):        self.sock = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)        self.r_address = ip, port        self.event = threading.Event()        self.interval = interval    def start(self):        self.sock.connect(self.r_address)        self.send('{} hello'.format(self.sock.getsockname()))        threading.Thread(target=self.heart_beat, name='heartbeat', daemon=True).start()        threading.Thread(target=self.rec, name='rec').start()    def heart_beat(self):        while not self.event.wait(self.interval):            # self.sock.send(b'^hb^')  # 发送心跳包，记录最后一次发送的时间，此句比较浪费时间，换成下面的语句            self.send('^hb^')    def rec(self):        while not self.event.is_set():            data = self.sock.recv(1024)            logging.info(data)    def send(self, msg: str):        self.sock.sendto(msg.encode(), self.r_address)    def stop(self):        self.event.set()        self.send('quit')        self.sock.close()ccu = ChatClientUdp()ccu.start()while True:    line = input('>>>').strip()    if line == 'quit':        ccu.stop()        break    ccu.send(line)    logging.info(threading.enumerate())

心跳机制：

一般来说是客户端定时发往服务端的，服务端并不需要ack回复客户端，只要记录该客户端还活着就可以了

如果是服务端定时发往客户端的，一般需要客户端ack响应来表示活着，如果没有收到ack的客户端，服务端移除其信息。这种实现较为复杂，用的较少。

也可以双向都发心跳的，用的更少

1.4 UDP协议应用

UDP协议是无连接协议，它基于以下假设：（User Datagram Protocol）

网路足够好

消息不会丢包

包不会乱序

但是，即使是局域网，也不能保证不丢包，而且包的到达不一定有序。

应用场景：视频、音频传输，一般来说，丢些包，问题不大，最多丢些图像，听不清话语，可以重新发话语来解决。海量采集数据，例如传感器发来的数据，丢几十、几百条数据也没有关系。DNS协议，数据内容小，一个包就能查询到结果，不存在乱序，丢包，重新请求解析。一般来说，UDP性能优于TCP，但是可靠性要求高的场合还是要选择TCP协议。

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