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  • 网络编程之粘包现象

    一、什么是粘包

    须知:只有TCP有粘包现象,UDP永远不会粘包

    粘包不一定会发生

    如果发生了:1.可能是在客户端已经粘了

          2.客户端没有粘,可能是在服务端粘了

    首先需要掌握一个socket收发消息的原理

    应用程序所看到的数据是一个整体,或说是一个流(stream),一条消息有多少字节对应用程序是不可见的,因此TCP协议是面向流的协议,这也是容易出现粘包问题的原因。(因为TCP是流式协议,不知道啥时候开始,啥时候结束)。而UDP是面向消息的协议,每个UDP段都是一条消息,应用程序必须以消息为单位提取数据,不能一次提取任意字节的数据,这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢?可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息,需要明白的是当对方send一条信息的时候,无论底层怎样分段分片,TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。

    所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限,不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。

    二、发生粘包的两种情况

    发送端需要等缓冲区满才发送出去,造成粘包(发送数据时间间隔很短,数据了很小,会当做一个包发出去,产生粘包)

     1 from socket import *
     2 phone = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
     3 phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SOCK_STREAM,1)
     4 phone.bind(('127.0.0.1',8080))
     5 phone.listen(5)
     6 print('start running...')
     7 
     8 coon,addr = phone.accept() #等待连接
     9 
    10 data1 = coon.recv(10)
    11 data2 = coon.recv(10)
    12 
    13 print('------------>',data1.decode('utf-8'))
    14 print('------------>',data2.decode('utf-8'))
    15 coon.close()
    16 phone.close()
    服务端
    1 from socket import *
    2 import time
    3 phone = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    4 phone.connect(('127.0.0.1',8080))
    5 
    6 phone.send('hello'.encode('utf-8'))
    7 phone.send('helloworld'.encode('utf-8'))
    8 phone.close()
    客户端

    接收方不及时接收缓冲区的包,造成多个包接收(客户端发送了一段数据,服务端只收了一小部分,服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据,产生粘包) 

     1 from socket import *
     2 phone = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
     3 phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SOCK_STREAM,1)
     4 phone.bind(('127.0.0.1',8080))
     5 phone.listen(5)
     6 print('start running...')
     7 
     8 coon,addr = phone.accept() #等待连接
     9 
    10 data1 = coon.recv(2) #一次没有接收完整
    11 data2 = coon.recv(10)  #下一次接收的时候会先取旧的数据,然后取新的
    12 # data3 = coon.recv(1024)  #接收等5秒后的信息
    13 print('------------>',data1.decode('utf-8'))
    14 print('------------>',data2.decode('utf-8'))
    15 # print('------------>',data3.decode('utf-8'))
    16 coon.close()
    17 phone.close()
    服务端
    1 from socket import *
    2 import time
    3 phone = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    4 phone.connect(('127.0.0.1',8080))
    5 
    6 phone.send('hello'.encode('utf-8'))
    7 time.sleep(5)
    8 phone.send('haiyan'.encode('utf-8'))
    9 phone.close()
    客户端

    三、解决粘包的方法

    问题的根源在于,接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度,所以解决粘包的方法就是围绕,如何让发送端在发送数据前,把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓,然后接收端来一个死循环接收完所有数据

     1 import socket
     2 import subprocess
     3 import struct
     4 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
     5 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) #绑定手机卡
     6 phone.listen(5) #阻塞的最大数
     7 print('start runing.....')
     8 while True: #链接循环
     9     coon,addr = phone.accept()# 等待接电话
    10     print(coon,addr)
    11     while True: #通信循环
    12         # 收发消息
    13         cmd = coon.recv(1024) #接收的最大数
    14         print('接收的是:%s'%cmd.decode('utf-8'))
    15         #处理过程
    16         res = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell = True,
    17                                           stdout=subprocess.PIPE, #标准输出
    18                                           stderr=subprocess.PIPE #标准错误
    19                                 )
    20         stdout = res.stdout.read()
    21         stderr = res.stderr.read()
    22         #先发报头(转成固定长度的bytes类型,那么怎么转呢?就用到了struct模块)
    23         #len(stdout) + len(stderr)#统计数据的长度
    24         header = struct.pack('i',len(stdout)+len(stderr))#制作报头
    25         coon.send(header)
    26         #再发命令的结果
    27         coon.send(stdout)
    28         coon.send(stderr)
    29     coon.close()
    30 phone.close()
    服务端
     1 import socket
     2 import struct
     3 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
     4 phone.connect(('127.0.0.1',8080)) #连接服
     5 while True:
     6     # 发收消息
     7     cmd = input('请你输入命令>>:').strip()
     8     if not cmd:continue
     9     phone.send(cmd.encode('utf-8')) #发送
    10     #先收报头
    11     header_struct = phone.recv(4) #收四个
    12     unpack_res = struct.unpack('i',header_struct)
    13     total_size = unpack_res[0]  #总长度
    14     #后收数据
    15     recv_size = 0
    16     total_data=b''
    17     while recv_size<total_size: #循环的收
    18         recv_data = phone.recv(1024) #1024只是一个最大的限制
    19         recv_size+=len(recv_data) #
    20         total_data+=recv_data #
    21     print('返回的消息:%s'%total_data.decode('gbk'))
    22 phone.close()
    客户端

    四、解决粘包问题升级版:完整的解决了

     1 import socket
     2 import subprocess
     3 import struct
     4 import json
     5 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
     6 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
     7 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) #绑定手机卡
     8 phone.listen(5) #阻塞的最大数
     9 print('start runing.....')
    10 while True: #链接循环
    11     coon,addr = phone.accept()# 等待接电话
    12     print(coon,addr)
    13     while True: #通信循环
    14         # 收发消息
    15         cmd = coon.recv(1024) #接收的最大数
    16         print('接收的是:%s'%cmd.decode('utf-8'))
    17         #处理过程
    18         res = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell = True,
    19                                           stdout=subprocess.PIPE, #标准输出
    20                                           stderr=subprocess.PIPE #标准错误
    21                                 )
    22         stdout = res.stdout.read()
    23         stderr = res.stderr.read()
    24         # 制作报头
    25         header_dic = {
    26             'total_size': len(stdout)+len(stderr),  # 总共的大小
    27             'filename': None,
    28             'md5': None
    29         }
    30         header_json = json.dumps(header_dic) #字符串类型
    31         header_bytes = header_json.encode('utf-8')  #转成bytes类型(但是长度是可变的)
    32         #先发报头的长度
    33         coon.send(struct.pack('i',len(header_bytes))) #发送固定长度的报头
    34         #再发报头
    35         coon.send(header_bytes)
    36         #最后发命令的结果
    37         coon.send(stdout)
    38         coon.send(stderr)
    39     coon.close()
    40 phone.close()
    服务端
     1 import socket
     2 import struct
     3 import json
     4 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
     5 phone.connect(('127.0.0.1',8080)) #连接服务器
     6 while True:
     7     # 发收消息
     8     cmd = input('请你输入命令>>:').strip()
     9     if not cmd:continue
    10     phone.send(cmd.encode('utf-8')) #发送
    11     #先收报头的长度
    12     header_len = struct.unpack('i',phone.recv(4))[0]  #吧bytes类型的反解
    13     #在收报头
    14     header_bytes = phone.recv(header_len) #收过来的也是bytes类型
    15     header_json = header_bytes.decode('utf-8')   #拿到json格式的字典
    16     header_dic = json.loads(header_json)  #反序列化拿到字典了
    17     total_size = header_dic['total_size']  #就拿到数据的总长度了
    18     #最后收数据
    19     recv_size = 0
    20     total_data=b''
    21     while recv_size<total_size: #循环的收
    22         recv_data = phone.recv(1024) #1024只是一个最大的限制
    23         recv_size+=len(recv_data) #有可能接收的不是1024个字节,或许比1024多呢,
    24         # 那么接收的时候就接收不全,所以还要加上接收的那个长度
    25         total_data+=recv_data #最终的结果
    26     print('返回的消息:%s'%total_data.decode('gbk'))
    27 phone.close()
    客户端

    五、struct模块

    #struct
    
    #该模块可以把一个类型,如数字,转成固定长度的bytes类型
    import struct
    res = struct.pack('i',12345)
    print(res,len(res),type(res))  #长度是4
    
    res2 = struct.pack('i',12345111)
    print(res,len(res),type(res2))  #长度也是4
    
    unpack_res =struct.unpack('i',res2)
    print(unpack_res)  #(12345111,)
    print(unpack_res[0]) #12345111
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