1. Python 标准库

1.1 socket

提供 RPC 服务的网络通信功能，方便用户编写 tcp/udp 相关的代码。两个不同机器的进程需要通信时，可以通过 socket 来传输数据。

客户端 API，参数略。

s = socket.socket()  # 创建一个套接字
s.connect()  # 连接远程服务器
s.recv() # 读
s.send()  # 尽可能地写
s.sendall()  # 完全写
s.close()  # 关闭

send 和 sendall方法的区别，在网络状况良好的情况下，这两个方法几乎没有区别。

send方法有可能只会发送了部分内容，它通过返回值来指示实际发出去了多少内容。
sendall方法是对 send方法的封装，它考虑了这个情况，如果第一次 send方法发送不完全，就会尝试第二次第三次循环发送直到全部内容都发送出去了或者中间出了错误才会返回。

服务端 API，参数略。

s = socket.socket()  # 创建一个服务器套接字
s.bind()  # 绑定端口
s.listen()  # 监听连接
s.accept()  # 接受新连接
s.close()  # 关闭服务器套接字

1.2 struct

Python 内置的二进制解码编码库，用于将各种不同的类型的字段编码成二进制字节串。通过 struct 包将消息的长度整数编码成 byte 数组。

# 将整数 100 编码成 4 个字节的字符串，大写的 I 表示整形
byte_values = struct.pack("I", 100)
# 将一个 4 字节的字符串解码成一个整数
value, = struct.unpack("I", byte_values)

1.3 json

它可以将内存的对象序列化成 json 字符串，也可以将字符串反序列化成 Python 对象。它的序列化性能不高，但是使用方便直观。

2. 消息协议

使用长度前缀法来确定消息边界，将请求和响应使用 json 序列化成字符串作为消息体，然后通过 Python 内置的 struct 包将消息体的长度整数转成 4 个字节的长度前缀字符串。

3. 客户端代码

使用约定的长度前缀法对请求消息进行编码，对响应消息进行解码。如果要演示多个并发客户端进行 RPC 请求，那就启动多个客户端进程。

import json
import time
import struct
import socketdef send_request(sock_obj, method, parameter):request = json.dumps({"client": method, "params": parameter})       # 请求消息体length_prefix = struct.pack("I", len(request))                      # 请求长度前缀print("request is {}".format(str.encode(request)))sock_obj.sendall(length_prefix)# sock.sendall(request) python2sock_obj.sendall(str.encode(request))   # python3def receive_response(sock_obj):length_prefix = sock_obj.recv(4)                # 响应长度前缀length, = struct.unpack("I", length_prefix)# print("length is {}".format(length))body = sock_obj.recv(length)                    # 响应消息体res = json.loads(body)return res                                      # 返回响应if __name__ == '__main__':s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)s.connect(("localhost", 8080))for i in range(10):send_request(s, "func1", "I am {} message".format(i))response = receive_response(s)print("response is {}".format(response))time.sleep(1)s.close()

socket.recv方法来读取期望的消息，通过传入一个长度值来获取想要的字节数组。实际上这样使用是不严谨的，甚至根本就是错误的。

socket.recv(int)默认是阻塞调用，不过这个阻塞也是有条件的。如果内核的套接字接收缓存是空的，它才会阻塞。只要里面有哪怕只有一个字节，这个方法就不会阻塞，它会尽可能将接受缓存中的内容带走指定的字节数，然后就立即返回，而不是非要等待期望的字节数全满足了才返回。这意味着我们需要尝试循环读取才能正确地读取到期望的字节数。

def receive(sock, n):rs = []  # 读取的结果while n > 0:r = sock.recv(n)if not r:  # EOFreturn rsrs.append(r)n -= len(r)return ''.join(rs)

但是为了简单起见，我们直接使用 socket.recv，在开发环境中网络延迟的情况较少发生，一般来说很少会遇到 recv方法一次读不全的情况发生。

4. 服务器代码

单线程同步模型的服务器是最简单的服务器模型，每次只能处理一个客户端连接，其它连接必须等到前面的连接关闭了才能得到服务器的处理。否则发送过来的请求会悬挂住，没有任何响应，直到前面的连接处理完了才能继续。

import json
import struct
import socketdef handle_conn(conn, ip, handlers):print("{} connect ...".format(ip))# 循环读写while True:length_prefix = conn.recv(4)  # 请求长度前缀if not length_prefix:         # 连接关闭了conn.close()print("{} close ...".format(ip))break  # 退出循环，处理下一个连接length, = struct.unpack("I", length_prefix)body = conn.recv(length)  # 请求消息体request = json.loads(body)client_method = request['client']client_parameter = request['params']print("client request method is {}, params is {}".format(client_method, client_parameter))handler = handlers[client_method]  # 查找请求处理器handler(conn, client_parameter)  # 处理请求def process_request(sock, handlers):while True:conn, host_ip = sock.accept()  # 接收连接handle_conn(conn, host_ip, handlers)  # 处理连接def func1(conn, params):res = json.dumps({"response": "OK", "result": params})  # 响应消息体length_prefix = struct.pack("I", len(res))  # 响应长度前缀conn.sendall(length_prefix)# conn.sendall(response)  # python2conn.sendall(str.encode(res))  # python3def main():s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 创建一个 TCP 套接字s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)  # 打开 reuse addr 选项s.bind(("localhost", 8080))  # 绑定端口s.listen(1)  # 监听客户端连接handlers = {"func1": func1    # 注册请求处理器}process_request(s, handlers)  # 进入服务循环if __name__ == '__main__':main()

如果在上一个客户端运行期间，再开一个新的客户端，会看到新的客户端没有任何输出。直到前一个客户端运行结束，输出才开始显示出来。因为服务器是串行地处理客户端连接。

参考：
https://www.cnblogs.com/rainbow-ran/p/12201913.html
https://juejin.cn/book/6844733722936377351/section/6844733723133345805

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