Python中的端口协议之基于UDP协议的通信传输

UDP协议：

　　1、python中基于udp协议的客户端与服务端通信简单过程实现

　　2、udp协议的一些特点（与tcp协议的比较）

       3、利用socketserver模块实现udp传输协议的并发通信

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一、UDP协议：OSI七层协议中的传输协议的一种（另外一种tcp协议），他们都是一种端口协议

• 与TCP协议不同的是，UDP协议在传输时候无需双方建立双向连接，只需要知道对方的IP和PORT（端口）就可以

　　而且UDP协议传输具有不安全行，或者说是即时性，给对方发送信息时候，只管发，至于他收不收得到都不会去考虑，

　　不管是服务端还是客户端都一样。

• UDP叫数据报协议，意味着发消息都带有数据报头，UDP的server不需要进行监听也无需建立连接，在启动服务之后只能被动的等待客户端发消息过来，客户端发消息的时候，要带上服务端的地址，服务端在回消息的时候，也要带上客户端的地址

　　下面来简单实现基于UDP协议的客户端、服务端通信

#  服务端：

import socket
# udp传输的服务端无需半连接池，因为通信无需建立双向连接通道，无需三次握手四次挥手，只要知道对方ip和port就行
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))

# 通信循环
while True:
    data, client_addr = server.recvfrom(1024)  # 这里接收用recvfrom
    print('收到客户端发来的udp消息%s' % data.decode('utf-8'))
    server.sendto(data.upper(), client_addr)  # 这里发送用sendto

#  客户端：

import socket
#  无需connect服务端，因为发送时候跟上服务端ip和port就行
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

while True:
    msg = 'hello'
    client.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080))
    data, server_addr = client.recvfrom(1024)
    print(data.decode('utf-8'))

二、UDP协议的一些特点

总结几个UDP协议的特点：

• 客户端允许发空
• 不会粘包
• 服务端不存在的时候，客户端照发无误，不会报错（*-*）
• 可以实现简单的并发效果

  # 验证UDP是否有粘包问题：
  from socket import *
  server = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
  server.bind(('127.0.0.1', 8080))
  
  while True:
      data1, addr = server.recvfrom(1024)
      data2, addr = server.recvfrom(1024)
      data3, addr = server.recvfrom(1024)
      data4, addr = server.recvfrom(1024)
      data5, addr = server.recvfrom(1024)
  
      print(data1)
      print(data2)
      print(data3)
      print(data4)
      print(data5)
  
  from socket import *
  client = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
  
  while True:
      client.sendto(b'Hello1', ('127.0.0.1', 8080))
      client.sendto(b'Hello2', ('127.0.0.1', 8080))
      client.sendto(b'Hello3', ('127.0.0.1', 8080))
      client.sendto(b'Hello4', ('127.0.0.1', 8080))
      client.sendto(b'Hello5', ('127.0.0.1', 8080))
  
  # 打印的每条数据都是独立的，没有2条数据在一起的情况
  UDP不存在粘包问题，是由于UDP发送的时候，没有经过Nagle算法的优化，不会将多个小包合并一次发送出去。另外，在UDP协议的接收端，采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，这样接收端应用程序一次recv只能从socket接收缓冲区中读出一个数据包。也就是说，发送端send了几次，接收端必须recv几次（无论recv时指定了多大的缓冲区）。

三、利用socketserver模块实现udp协议的并发通信

## 服务端：
import socketserver
from threading import currentThread  # 这里导入当前线程方法，得到当前线程名称


class MyUdpHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        # 这里和tcp利用socketserver模块并发的服务端不一样，tcp服务端是直接data = self.request.recv(1024)
        data, sock = self.request  # 这里多了一个sock，这个sock用于发送，同时self对象本身可以得到client_address  
        msg = '%s [%s]' % (currentThread().name, data.upper().decode('utf-8'))
        sock.sendto(msg.encode('utf-8'), self.client_address)


if __name__ == '__main__':
    server = socketserver.ThreadingUDPServer(('127.0.0.1', 8080), MyUdpHandler)
    server.serve_forever()

##  客户端
from threading import Thread,currentThread
import time
from socket import *
def task():
    client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
    addr = ('127.0.0.1', 8080)
    n = 0
    while n < 10:   # 模拟让每个客户端与服务端通信循环10次。
        msg = '%s [%s]' % (currentThread().name, n)
        client.sendto(msg.encode('utf-8'), addr)
        data, addr0 = client.recvfrom(1024)
        print(data.decode('utf-8'))
        n += 1

if __name__ == '__main__':
    for i in range(50):    # 开启50个客户端线程去连接服务端，模拟并发
        t = Thread(target=task)
        t.start()