Socket网络编程-UDP编程
作者：尹正杰
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一.UDP编程概述
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) 发给某地址某信息 释放资源
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)发给某地址某信息
接收数据，socket.recvfrom(bufsize[, flags])，获得一个二元组(string, address) 释放资源
3>.UDP编程中常用的方法
bind方法
可以指定本地地址和端口laddr，会立即占用
connect方法
可以立即占用本地地址和端口laddr，填充远端地址和端口raddr
sendto方法
可以立即占用本地地址和端口laddr，并把数据发往指定远端。只有有了本地绑定端口，sendto就可以向任何远端发送数据
send方法
需要和connect方法配合，可以使用已经从本地端口把数据发往raddr指定的远端
recv方法
要求一定要在占用了本地端口后，返回接收的数据
recvfrom方法
要求一定要占用了本地端口后，返回接收的数据和对端地址的二元组
4>.心跳机制
增加心跳heartbeat机制或ack机制。这些机制同样可以用在TCP通信的时候。 心跳，就是一端定时发往另一端的信息，一般每次数据越少越好。心跳时间间隔约定好就行。 ack即响应，一端收到另一端的消息后返回的确认信息。 心跳机制实现策略:
1.一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，只需要记录该客户端还活 着就行了。当然服务端也可响应客户端
2.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，如果没有收到某客户端的ack响应，服务端移除其信息。这种实现较为复杂，用的较少
3.也可以双向都发心跳的，用的更少
二.UDP版群聊案例
1>.UDP版群聊服务端代码
#！/usr/bin/env python
#_*_conding:utf-8_*_
#@author :yinzhengjie
#blog:http://www.cnblogs.com/yinzhengjie import socket
import threading
import datetime
import logging FORMAT = "%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT, level=logging.INFO) #在服务器端代码中使用第一种心跳机制改进
class ChatUDPServer:
def __init__(self, ip='127.0.0.1', port=6688, interval=10):
self.addr = (ip, port)
self.sock = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
self.clients = {} # 记录客户端，改为字典
self.event = threading.Event()
self.interval = interval # 默认10秒，超时就要移除对应的客户端 def start(self):
self.sock.bind(self.addr) # 立即绑定
# 启动线程
threading.Thread(target=self.recv, name='recv').start() def recv(self):
removed = set() # 超时的
while not self.event.is_set():
data, raddr = self.sock.recvfrom(1024) # 阻塞接收数据
current = datetime.datetime.now().timestamp() # float
if data.strip() == b'^hb^': # 心跳信息
print('^^^^^^^^hb', raddr)
self.clients[raddr] = current
continue
elif data.strip() == b'quit':
#有可能发来数据的不在clients中
self.clients.pop(raddr, None)
logging.info('{} leaving'.format(raddr))
continue #有信息来就更新时间
#什么时候比较心跳时间呢? 发送信息的时候，反正要遍历一遍
self.clients[raddr] = current
msg = '{}. from {}:{}'.format(data.decode(), *raddr)
logging.info(msg)
msg = msg.encode() for c, stamp in self.clients.items():
if current - stamp > self.interval:
removed.add(c)
else:
self.sock.sendto(msg, c) # 不保证对方能够收到 for c in removed:
self.clients.pop(c)
removed.clear() def stop(self):
self.event.set()
self.clients.clear()
self.sock.close() def main():
server = ChatUDPServer()
server.start() while True:
cmd = input(">>> ")
if cmd.strip() == 'quit':
server.stop()
break
logging.info(threading.enumerate())
logging.info(server.clients) if __name__ == '__main__':
main()
2>.UDP版群聊客户端代码
#！/usr/bin/env python
#_*_conding:utf-8_*_
#@author :yinzhengjie
#blog:http://www.cnblogs.com/yinzhengjie import threading
import socket
import logging FORMAT = "%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT, level=logging.INFO) #增加定时发送心跳代码
class ChatUdpClient:
def __init__(self, rip='127.0.0.1', rport=6688):
self.sock = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
self.raddr = (rip, rport)
self.event = threading.Event() def start(self):
self.sock.connect(self.raddr) # 占用本地地址和端口，设置远端地址和端口
threading.Thread(target=self._sendhb, name='heartbeat', daemon=True).start()
threading.Thread(target=self.recv, name='recv').start() def _sendhb(self): # 心跳
while not self.event.wait(5):
self.send('^hb^') def recv(self):
while not self.event.is_set():
data, raddr = self.sock.recvfrom(1024)
msg = '{}. from {}:{}'.format(data.decode(), *raddr)
logging.info(msg) def send(self, msg:str):
self.sock.send(msg.encode())
# self.sock.sendto(msg.encode(), self.raddr) def stop(self):
self.event.set()
self.send('quit') #通知服务端退出
self.sock.close() def main():
client1 = ChatUdpClient()
client2 = ChatUdpClient()
client1.start()
client2.start()
print(client1.sock)
print(client2.sock) while True:
cmd = input('Input your words >> ')
if cmd.strip() == 'quit':
client1.stop()
client2.stop()
break
client1.send(cmd)
client2.send(cmd) if __name__ == '__main__':
main()
三.UDP协议应用
UDP是无连接协议，它基于以下假设:
网络足够好
消息不会丢包
包不会乱序
但是，即使是在局域网，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的还是要选择TCP协议。 DNS使用的就是UDP协议和TCP协议。