day24 阶段总结

2023-11-01 15:53:34

目标：对第三模块阶段的知识点进行总结和考试，让学员更好的掌握此模块的相关知识。
概要：

知识补充
阶段总结（思维导图）
考试题

1. 知识点补充

1.1 并发编程 & 网络编程

从知识点的角度来看，本身两者其实没有什么关系：

网络编程，基于网络基础知识、socket模块实现网络的数据传输。
并发编程，基于多进程、多线程等来提升程序的执行效率。

但是，在很多 “框架” 的内部其实会让两者结合起来，使用多进程、多线程等手段来提高网络编程的处理效率。

案例1：多线程socket服务端

基于多线程实现socket服务端，实现同时处理多个客户端的请求。

服务端

import socket
import threading


def task(conn):
    while True:
        client_data = conn.recv(1024)
        data = client_data.decode('utf-8')
        print("收到客户端发来的消息：", data)
        if data.upper() == "Q":
            break
        conn.sendall("收到收到".encode('utf-8'))
    conn.close()


def run():
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    sock.bind(('127.0.0.1', 8001))
    sock.listen(5)
    while True:
        # 等待客户端来连接（主线程）
        conn, addr = sock.accept()
        # 创建子线程
        t = threading.Thread(target=task, args=(conn,))
        t.start()
        
    sock.close()


if __name__ == '__main__':
    run()

客户端

import socket

# 1. 向指定IP发送连接请求
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1', 8001))

while True:
    txt = input(">>>")
    client.sendall(txt.encode('utf-8'))
    if txt.upper() == 'Q':
        break
    reply = client.recv(1024)
    print(reply.decode("utf-8"))

# 关闭连接，关闭连接时会向服务端发送空数据。
client.close()

案例2：多进程socket服务端

基于多进程实现socket服务端，实现同时处理多个客户端的请求。

服务端

import socket
import multiprocessing


def task(conn):
    while True:
        client_data = conn.recv(1024)
        data = client_data.decode('utf-8')
        print("收到客户端发来的消息：", data)
        if data.upper() == "Q":
            break
        conn.sendall("收到收到".encode('utf-8'))
    conn.close()


def run():
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    sock.bind(('127.0.0.1', 8001))
    sock.listen(5)
    while True:
        # 等待客户端来连接
        conn, addr = sock.accept()
        
        # 创建了子进程（至少有个线程）
        t = multiprocessing.Process(target=task, args=(conn,))
        t.start()
        
    sock.close()


if __name__ == '__main__':
    run()

客户端

import socket

# 1. 向指定IP发送连接请求
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1', 8001))

while True:
    txt = input(">>>")
    client.sendall(txt.encode('utf-8'))
    if txt.upper() == 'Q':
        break
    reply = client.recv(1024)
    print(reply.decode("utf-8"))

# 关闭连接，关闭连接时会向服务端发送空数据。
client.close()

1.2 并发和并行

如何来理解这些概念呢？

串行，多个任务排队按照先后顺序逐一去执行。
并发，假设有多个任务，只有一个CPU，那么在同一时刻只能处理一个任务，为了避免串行，可以让将任务切换运行(每个任务运行一点，然后再切换），达到并发效果（看似都在同时运行）。
```
并发在Python代码中体现：协程、多线程（由CPython的GIL锁限制，多个线程无法被CPU调度）。
```
并行，假设有多个任务，有多个CPU，那么同一时刻每个CPU都是执行一个任务，任务就可以真正的同时运行。
```
并行在Python代码中的体现：多进程。
```

1.3 单例模式

在python开发和源码中关于单例模式有两种最常见的编写方式，分别是：

基于__new__方法实现

import threading
import time

class Singleton:
    instance = None
    lock = threading.RLock()

    def __init__(self):
        self.name = "武沛齐"
        
    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        if cls.instance:
            return cls.instance
        with cls.lock:
            if cls.instance:
                return cls.instance
            # time.sleep(0.1)
            cls.instance = object.__new__(cls)
        return cls.instance
    
    
obj1 = Singleton()
obj2 = Singleton()

print(obj1 is obj2) # True

基于模块导入方式

# utils.py

class Singleton:
    
    def __init__(self):
        self.name = "武沛齐"
        
    ...
        
single = Singleton()

from xx import single

print(single)

from xx import single
print(single)

2. 阶段总结

3. 考试题

考试题的目的是让大家对自己近期知识点学习练习及自测，请务必【独立】完成（切勿翻看笔记 & 切勿网上搜索）。

第一步：自己独立完成（编程题目可以在pycharm中编写）
第二步：做完之后，翻看自己笔记去修改和更正。
第三步：觉自己做的没问题了，最后再去看考试题的参考答案和讲解。

详情见附件《第三阶段考试题.md》文件。

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