網路程式設計

• UDP協議
• UDP協議實戰
• 作業系統的發展史
• 多道技術
• 程序理論

UDP協議

import socket         # 匯入socket模組
server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)  # 自己指定UDP協議(預設是TCP協議)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))    # 繫結一個固定的地址（IP與埠號）
msg, addr = server.recvfrom(1024)    # 接收客戶端返回的
print('msg>>>:', msg.decode('utf8'))	# 解碼操作
print('addr>>>:', addr)		# 列印客戶端的地址
server.sendto(b'hello baby', addr)	# 回覆客戶端的訊息


import socket   # 匯入模組
client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_addr = ('127.0.0.1', 8080)  # 查詢通訊錄
client.sendto(b'hello server baby', server_addr)	# 接收服務端的訊息
msg, addr = client.recvfrom(1024)
print('msg>>>:', msg.decode('utf8'))
print('addr>>>:', addr)
 

UDP協議實操

# 服務端
import socket

server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
while True:
    msg, addr = server.recvfrom(1024)
    print(addr)
    print(msg.decode('utf8'))
    back_msg = input('請回復訊息>>>:').strip()
    server.sendto(back_msg.encode('utf8'), addr)
    
# 客戶端1
import socket

client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_addr = ('127.0.0.1', 8080)

while True:
    msg = input('請輸入想要聊天的內容>>>:').strip()
    msg = '來自客戶端1的訊息:%s' % msg
    client.sendto(msg.encode('utf8'), server_addr)
    msg, addr = client.recvfrom(1024)
    print(msg.decode('utf8'), addr)
    
# 客戶端2
import socket

client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_addr = ('127.0.0.1', 8080)

while True:
    msg = input('請輸入想要聊天的內容>>>:').strip()
    msg = '來自客戶端2的訊息:%s' % msg
    client.sendto(msg.encode('utf8'), server_addr)
    msg, addr = client.recvfrom(1024)
    print(msg.decode('utf8'), addr)


 

由以上可知一個服務端可以處理多個客戶端，但是它們兩個是按照序列執行，就是一定要等到伺服器接收到了客戶端1的返回值才會為客戶端2提供服務

作業系統的發展史

1.穿孔卡片
	優勢:一個人獨佔電腦
  劣勢:CPU利用率極低

2.聯機批處理系統
	一次性可以錄入多個使用者指令、縮短了CPU等待的時間、提高了CPU的利用率
  
3.離線批處理系統
	是現代計算機核心部件的雛形、提高CPU的利用率

# 總結:作業系統的發展史其實就是提升CPU利用率的過程

多道技術

前提：計算機都是單核（一個CPU)的情況下

序列：多個任務排隊執行，總耗時就是多個任務完整時間疊加
多道：利用空閒提前準備，縮短總的執行時間並且還能提高CPU利用率
eg:做飯需要30min
   洗衣需要50min
   燒水需要20min
   序列總共需要耗時:30min + 50min + 20min
   多道總共需要耗時:50min

# 多道技術
1.空間上的複用：多個任務公用一套計算機硬體
2.時間上的複用：切換+儲存狀態
ps:CPU在兩種情況下會被拿走
    1.程式遇到IO操作，CPU會自動切走執行其它程式
    2.程式長時間佔用CPU，系統發現之後也會強行切走CPU,保證其它程式也能使用
 

程序理論

程式:一堆沒有被執行的程式碼(死的)
程序:正在執行的程式(活的)
# 為了更加精確的描述出一些實際狀態才有了程序的概念

# 程序排程演算法發展史
	1.先來先服務
  	對短作業任務不太友好
  2.短作業優先
  	多長作業任務不太友好
  3.時間片輪轉法與多級反饋佇列
  	時間片輪轉法:先公平的將CPU分給每個人執行
    多級反饋佇列:根據作業長短的不同再合理分配CPU執行時間
  '''目的就是為了能夠讓單核的計算機也能夠做到執行多個程式'''

重要概念

# 併發：看上去像同時在執行就可以稱之為是併發（讓CPU在多個程式之間利用多道技術來回切換+儲存狀態）
# 並行：必須同一時間同時執行才可以稱之為並行。
ps:單核計算機能夠實現併發，但是不能實現並行，想要實現並行就必須要有多個CPU

# 高併發與高並行
高併發:我們寫的軟體可以支援1個億的併發量，一個億的使用者來了之後都可以感覺到自己被服務著
高並行:我們寫的軟體可以支援1個億的並行量，上述話語的言外之意是計算機有一億個CPU
    
# 同步與非同步
同步：提交完任務之後原地等待任務的返回結果 期間不做任何事情
非同步：提交完任務之後不願地等待任務的結果 直接去做其他事情 有結果自動提醒

# 阻塞與非阻塞
瞭解阻塞與非阻塞之前要先搞清楚程序三狀態圖：
就緒態：程式進入執行狀態之前肯定要處於就緒態
執行態：程式被CPU執行著
阻塞態：程式執行過程中有IO操作

阻塞：阻塞態
非阻塞：就緒態、執行態

ps:如果想要儘可能的執行程式執行效率，就要想辦法讓我們的程式一種處於就緒狀和執行狀（不要有IO操作）

同步非同步與阻塞非阻塞的組合

同步非同步:用來描述任務的提交方式
阻塞非阻塞:用來描述任務的執行狀態
# 上述兩組屬於兩個不同概念 但是可以結合
  同步阻塞:銀行排隊辦理業務 期間不做任何事
  同步非阻塞:銀行排隊辦理業務 期間喝水吃東西 但是人還在佇列中
  非同步阻塞:在椅子上坐著 但是不做任何事
  非同步非阻塞:在椅子上坐著 期間喝水吃東西辦公	(程式執行的極致)				

作業講解

編寫一個cs架構的軟體
	就兩個功能
  	一個視訊下載:從服務端下載視訊
    一個視訊上傳:從客戶端上傳視訊
# 服務端
import socket
import json
import struct

server = socket.socket()
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
server.listen(5)

sock, addr = server.accept()
# 1.接收固定長度的報頭
header = sock.recv(4)
# 2.解析出字典的長度
dict_len = struct.unpack('i', header)[0]
# 3.接收字典資料
dict_bytes = sock.recv(dict_len)
dict_data = json.loads(dict_bytes)
# 4.接收真實資料
recv_size = 0
total_size = dict_data.get('file_size')
file_name = dict_data.get('file_name')
# 5.檔案操作
with open(file_name, 'wb') as f:
    while recv_size < total_size:
        data = sock.recv(1024)
        f.write(data)
        recv_size += len(data)
        
# 客戶端
import socket
import os
import json
import struct

client = socket.socket()
client.connect(('127.0.0.1', 8080))

movie_dir_path = r'/Users/jiboyuan/Desktop/直播課/python基礎day33/視訊'
while True:
    # 1.迴圈展示出需要上傳的電影列表
    movie_name_list = os.listdir(movie_dir_path)
    for i, movie_name in enumerate(movie_name_list, start=1):
        print(i, movie_name)
    choice = input('請選擇您想要上傳的電影編號>>>:').strip()
    if not choice.isdigit():
        continue
    choice = int(choice)
    if choice not in range(1, len(movie_name_list) + 1):
        print('請輸入正確的編號')
        continue

    # 2.獲取電影名字
    target_movie_name = movie_name_list[choice - 1]
    # 3.拼接電影路徑
    movie_path = os.path.join(movie_dir_path, target_movie_name)
    # 4.製作字典資料
    movie_dict = {
        'file_name': target_movie_name,
        'file_desc': '請及時補充營養',
        'file_size': os.path.getsize(movie_path)
    }
    movie_dict_json = json.dumps(movie_dict)
    movie_dict_len = len(movie_dict_json.encode('utf8'))
    # 5.製作字典報頭
    dict_header = struct.pack('i', movie_dict_len)
    # 6.傳送字典報頭
    client.send(dict_header)
    # 7.傳送字典資料
    client.send(movie_dict_json.encode('utf8'))
    # 8.傳送真實資料
    with open(movie_path,'rb') as f:
        for line in f:
            client.send(line)