改写socket编程并解释socket通信原理

如果你仔细看我之前的博客，会看到那个手机打电话的示例，但是那段代码彻底写死了，真正编程的时候一定要写活了，不信你看看很多的程序的配置文件就是这样的，为什么单独分离个配置文件出来，就是为了便于修改配置，这就是把程序写活的最好的例子。

言归正传，直接上代码。

服务端：
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)
backlog=5
buffer_size=1024

tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_server.bind(ip_port)
tcp_server.listen(backlog)
conn,addr=tcp_server.accept()
data=conn.recv(buffer_size)
print('客户端发来的消息是：',data.decode('utf-8'))
conn.send(data.upper())
conn.close()
tcp_server.close()
输出结果：
客户端发送的消息是： hello

客户端：
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)
msg='hello'
buffer_size=1024

tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_client.connect(ip_port)
tcp_client.send(msg.encode('utf-8'))
data=tcp_client.recv(buffer_size)
print('服务端发来的消息是：',data.decode('utf-8'))
tcp_client.close()
输出结果：
服务端发来的消息是： HELLO

其中，
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)
backlog=5
buffer_size=1024
这一段可以单独提出来放到另外一个配置文件中。

上面这段代码还是不够好，你想一想，难道服务端和客户端之间就通信一次就结束了吗？显示是不对的，那么应该写个循环，改下代码如下：

服务端：
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)
backlog=5
buffer_size=1024

tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_server.bind(ip_port)
tcp_server.listen(backlog)
conn,addr=tcp_server.accept()
while True:
    data=conn.recv(buffer_size)
    print('客户端发来的消息是：',data.decode('utf-8'))
    conn.send(data.upper())
conn.close()
tcp_server.close()

客户端：
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)
buffer_size=1024

tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_client.connect(ip_port)
while True:
    msg=input('你要发送给服务端的内容是：')
    tcp_client.send(msg.encode('utf-8'))
    data=tcp_client.recv(buffer_size)
    print('服务端发来的消息是：',data.decode('utf-8'))
tcp_client.close()

上面这段代码如果客户端发送一个空（直接回车），就会导致客户端和服务端都卡住，你可知道是为什么？按道理说不应该是客户端发送什么，服务端就会收到什么吗？其实不是这样的，下面我就来讲一下这个客户端和服务端通信的原理：

如上图所示，
其实计算机主要的组件可以分为三层，最上层是应用软件，中间层是OS也就是操作系统，最底层是硬件（如网卡等硬件）。
从上图可以看出服务端和客户端之间的传输并非是直接就传过去了，启动一个应用程序，实际上是把该应用程序加载到内存中然后才启动的。内存分为用户态内存和内核态内存。应用程序启动时被加载到了用户态内存中，所谓内核态内存就是操作系统运行所在的内存区域。
下面我们来分析，为什么在发送空的时候，客户端和服务端会卡住，实际步骤如下：

1> 客户端向服务端发送一个空请求，该请求会从用户态内存发送到客户端自身的内核态内存（涉及到一系列封包操作，最后发出去的只能是字节形式）
注意： 正常非空请求会从内核态内存发送到服务端，之后到达服务端的内核态内存中，最后socket服务端程序再从内存中把消息取出来。
2> 因为是空请求，客户端内核态内存中的消息并不会被传输到服务端，也就意味着服务端的内核态内存中啥也没有。
3> socket服务端应用程序从用户态内存读取内核态内存里的消息，此时显示是读不到的，因为压根就没有，所以就一直处于等待状态。
4> 因为服务端没有收到消息，自然也没办法给客户端返回消息，所以客户端也会一直处于等待状态，从来两边都是卡死状态了。

以上就是客户端和服务端之间通信的真正原理，搞明白这个很重要，这就是我一直强调的对待知识一定要知其然且知其所以然。
继续借此平台阐发我的哲学思想，学习任何知识其实是有方法的，简而化之就是三步：
第一步：输入知识
第二步：理解消化
第三步：灵活运用
记住我的话，读书是学习，看视频课程是学习，生活处处是学习，但还有个最重要的学习叫做运用。