13 网络编程

📋 资料说明

• 来源：课程 day12
• 笔记：尚硅谷大模型技术之Python1.0.docx 第 14 章
• 每日一考：day12_每日一考.md
• 视频：❌ 跳过（共 16 个视频：IP → 端口 → UDP → TCP → HTTP → requests → starlette 构建 Web 服务）

---

🟢 🤖 AI 替代率：80%

为什么是这个水平：

UDP/TCP 客户端的代码模式是固定的（socket → bind/connect → send/recv → close），AI 可以准确生成。

但以下部分需要人工理解：

1. TCP 协议机制：三次握手、四次挥手、粘包问题——这些是协议层面的概念，不是代码层面的语法。AI 能描述它们，但人在遇到实际网络问题时需要自己分析协议交互过程。
2. 阻塞与非阻塞：socket.recv() 默认是阻塞的，这意味着线程卡住——这是很多首次写网络程序的人遇到的第一个"为什么程序不动了"的场景。
3. HTTP 协议状态码和请求方法：虽然 AI 列出了所有状态码，但人在调试 API 时需要一个一个地理解状态码的含义。

---

👤 人工干预率：20% | 人类重点关注

为什么需要人工干预：

1. 理解客户端-服务器交互模型：服务端先启动监听，客户端再发起连接——这个最基本的时间序很多人第一次接触时会弄反
2. TCP vs UDP 的选型：用 TCP 还是 UDP 取决于你对"可靠性"和"实时性"的权衡，这不是语法层面的问题
3. HTTP 协议请求/响应的结构：后续所有 Web 开发都基于 HTTP，理解它的结构至关重要

人类与 AI 协作建议：

1. 先让 AI 生成 UDP 版的"聊天程序"，跑通后改成 TCP 版，对比区别
2. 让 AI 生成服务端代码，你负责用浏览器或 curl 测试
3. 重点关注下方的 HTTP 状态码速查表——这你会在所有 Web 项目中反复用到

---

1. 网络基础概念

概念	说明	类比
IP 地址	网络中的设备标识	家庭地址
端口	设备上的程序标识	房间号
协议	通信规则	交流用的语言
Socket	通信的端点抽象	电话机

---

2. UDP 编程

UDP 是无连接、不可靠的传输协议，速度快但可能丢包。

UDP 服务器端

import socket

# 创建 UDP Socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定地址和端口
server_socket.bind(("127.0.0.1", 8888))
print("UDP 服务器启动，等待数据...")

# 接收数据
data, client_addr = server_socket.recvfrom(1024)  # 1024 是缓冲区大小
print(f"收到来自 {client_addr} 的消息: {data.decode()}")

# 回复
server_socket.sendto(f"已收到: {data.decode()}".encode(), client_addr)

server_socket.close()

UDP 客户端

import socket

# 创建 UDP Socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 发送数据
message = "Hello Server!"
client_socket.sendto(message.encode(), ("127.0.0.1", 8888))

# 接收回复
data, server_addr = client_socket.recvfrom(1024)
print(f"来自服务器的回复: {data.decode()}")

client_socket.close()

---

3. TCP 编程

TCP 是面向连接、可靠的传输协议，保证数据按序到达。

TCP 服务器端

import socket

# 创建 TCP Socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定
server_socket.bind(("127.0.0.1", 8888))

# 监听（参数是最大等待连接数）
server_socket.listen(5)
print("TCP 服务器启动，等待连接...")

# 接收连接（会阻塞直到有客户端连接）
client_socket, client_addr = server_socket.accept()
print(f"客户端 {client_addr} 已连接")

# 接收数据
data = client_socket.recv(1024)
print(f"收到: {data.decode()}")

# 发送回复
client_socket.send(f"已收到: {data.decode()}".encode())

# 关闭
client_socket.close()
server_socket.close()

TCP 客户端

import socket

# 创建 TCP Socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到服务器
client_socket.connect(("127.0.0.1", 8888))

# 发送数据
client_socket.send("Hello Server!".encode())

# 接收回复
data = client_socket.recv(1024)
print(f"来自服务器的回复: {data.decode()}")

client_socket.close()

TCP 多线程服务器（处理多个客户端）

import socket
import threading

def handle_client(client_socket, addr):
    print(f"新连接: {addr}")
    while True:
        data = client_socket.recv(1024)
        if not data:
            break
        print(f"{addr}: {data.decode()}")
        client_socket.send(f"已收到: {data.decode()}".encode())
    client_socket.close()
    print(f"{addr} 已断开")

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(("0.0.0.0", 8888))
server.listen(5)

while True:
    client, addr = server.accept()
    thread = threading.Thread(target=handle_client, args=(client, addr))
    thread.start()

---

4. HTTP 编程

requests 库调用 Web API

import requests

# GET 请求
response = requests.get("https://api.github.com")
print(response.status_code)  # 200
print(response.json())       # JSON 格式响应

# 带参数
response = requests.get("https://api.github.com/search/repositories",
                       params={"q": "python", "sort": "stars"})

# POST 请求
response = requests.post("https://httpbin.org/post",
                        json={"name": "Alice", "age": 25})
print(response.json())

# 常用方法
# requests.get(url, params=...)      # 查询参数
# requests.post(url, json=...)       # JSON 请求体
# requests.put(url, data=...)        # 更新
# requests.delete(url)               # 删除
# requests.head(url)                 # 仅获取响应头

HTTP 状态码速查

状态码	含义	说明
200	OK	请求成功
201	Created	资源创建成功（POST）
204	No Content	删除成功，无返回体
301	Moved Permanently	资源永久重定向
302	Found	资源临时重定向
400	Bad Request	客户端请求错误
401	Unauthorized	未认证
403	Forbidden	无权限
404	Not Found	资源不存在
500	Internal Server Error	服务器内部错误
502	Bad Gateway	网关错误
503	Service Unavailable	服务暂时不可用

---

5. 练习题

练习 1：UDP 聊天

编写一个 UDP 服务器端，能接收客户端消息并回复随机消息。

练习 2：TCP 数据查询

客户端发送自己的名字给服务器，服务器回复"你好，{名字}"。

练习 3：API 调用

使用 requests 调用一言 API（https://v1.hitokoto.cn/）获取一句名言。

---

参考答案

练习 1：

# 服务器端
import socket, random
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(("0.0.0.0", 8888))
msgs = ["你好", "今天是好天气", "加油!", "晚安"]
while True:
    data, addr = server.recvfrom(1024)
    reply = random.choice(msgs)
    server.sendto(reply.encode(), addr)

练习 2：

# 服务器端
import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(("0.0.0.0", 8888))
server.listen(5)
while True:
    client, addr = server.accept()
    name = client.recv(1024).decode()
    client.send(f"你好, {name}".encode())
    client.close()

练习 3：

import requests
response = requests.get("https://v1.hitokoto.cn/")
data = response.json()
print(f"{data['hitokoto']} — {data['from']}")