Python3.6學習筆記（五）

網絡編程

網絡程序出現的比互聯網要早不少，實現方式主要依靠網絡上不一樣主機間進程的通訊，通訊協議最重要的是TCP/IP協議。在這兩個協議基礎上還有不少更高級的協議，包括HTTP、SMTP等。要進行兩個主機間的網絡通訊，必須四個元素：源地址、源端口號、目的地址、目的端口號。

TCP編程

Socket是網絡編程一個抽象概念，一般咱們用一個Socket表示「打開了一個網絡連接」，而打開一個Socket須要知道目標計算機的IP地址和端口號，再指定協議類型便可。示例代碼實現了一個服務端和客戶端，服務端將客戶端發送的內容回顯給客戶端，一切都是在命令行下執行。圖形界面原理同樣。

import socket
import threading
import time

#服務端代碼
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(('127.0.0.1', 9999))

#開始監聽端口，參數表示最大鏈接數
s.listen(5)     
print("Waiting for connection...")

def tcplink(sock, addr):
     print('Accept new connection from %s:%s...' % addr)
     sock.send(b'Welcome!')
     while True:
          data = sock.recv(1024)
          time.sleep(1)
          if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':
               break
          sock.send(('Hello, %s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))
     sock.close()
     print('Connection from %s:%s closed.' % addr)

while True:
     sock, addr = s.accept()
     t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))
     t.start()

客戶端代碼

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 創建鏈接:
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
# 接收歡迎消息:
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
for data in [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']:
     # 發送數據:
     s.send(data)
     print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.send(b'exit')
s.close()

UDP編程

TCP創建了雙方之間的可靠鏈接，通訊雙方均可以用流的方式發送數據。UDP則是面相無鏈接的協議，使用UDP協議時，不須要創建鏈接，只須要知道對方的IP和端口號，就能夠直接發送數據包。可是對方是否可以收到就不知道了。它的優勢是速度快。

服務端代碼

import socket
import threading
import time

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 綁定端口:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))

print('Bind UDP on 9999...')
while True:
     # 接收數據:
     data, addr = s.recvfrom(1024)
     print('Received from %s:%s.' % addr)
     s.sendto(b'Hello, %s!' % data, addr)

客戶端代碼

import socket
import threading
import time

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
for data in [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']:
     # 發送數據:
     s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))
     # 接收數據:
     print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.close()

作了一個簡單的對比，可見UDP的傳輸方式比TCP快了不少。

Web開發

隨着互聯網流行起來的B/S模式是Web開發的主要內容，包括客戶端展示（HTML、CSS、JAVASCRIPT）以及服務端處理（靜態內容、CGI、動態語言）。Python提供了不少Web開發框架，可以爲咱們提供Web開發的快速支持。

開始WEB開發的話我以爲最好從HTML入手，而後瞭解HTTP協議，這些熟悉以後逐步熟悉CSS、Javascript，而後告終合後臺編程語言，完成本身編寫網站的小目標。

筆者是從PHP學習開始Web開發的，接觸Python的Web開發還沿用PHP的思路會產生一些迷惑。PHP從產生之初就是做爲Web開發語言而設計的，PHP是做爲Apache的模塊來進行請求處理和響應的，與HTTP相關的不少基礎處理都是由Apache完成的，mod_php模塊與其對接生成相似$_POST，$_GET的對象供PHP腳本使用。

Python有所不一樣，Python是做爲一種通用腳本處理語言產生的，因此它可以完成的工做更多，也能夠做爲Web開發語言，只是方式不一樣。若是Python做爲服務端腳本語言，能夠分幾個層次：若是Python負責處理全部的事務，包括TCP連接、邏輯處理、內容響應，Python也是能夠勝任的，可是這樣開發要作的工做就很是多；若是Python只是負責生成HTML文檔，前端使用Apache等，Pyhon只須要負責文檔解析。實現這個層次，是由於Python提供了WSGI接口（Web Server Gateway Interface），這時Python的焦點放在接口處理和Web邏輯處理上。第三個層次就是使用Python的Web框架，如今有不少成熟的框架，包括Django、Flask等。這樣，Python就主要關注Web處理，包括URL以及對應的函數處理。

先看一下使用WSGI接口編寫簡單的Web程序，返回一個簡單的文字。

# server.py
# 從wsgiref模塊導入:
from wsgiref.simple_server import make_server
# 導入咱們本身編寫的application函數:
from hello import application

# 建立一個服務器，IP地址爲空，端口是8000，處理函數是application:
httpd = make_server('', 8000, application)
print('Serving HTTP on port 8000...')
# 開始監聽HTTP請求:
httpd.serve_forever()

# hello.py

def application(environ, start_response):
     start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
     body = '<h1>Hello, %s!</h1>' % (environ['PATH_INFO'][1:] or 'web')
     return [body.encode('utf-8')]

使用WSGI的方式來進行Web開發，須要花不少精力來處理請求和響應的對應關係，這個時候能夠引入框架。這裏以Web.py框架爲例。

import web

urls = (
    '/(.*)', 'hello'
)
app = web.application(urls, globals())

class hello:        
    def GET(self, name):
        if not name:
            name = 'World'
        return 'Hello, ' + name + '!'

if __name__ == "__main__":
    app.run()

因而可知，使用框架後，咱們能夠將精力放在URL和對應的處理函數上。

正則表達式

正則表達式提及來是一個能夠講好久的話題，這裏簡單說一下 Python 中的使用。

re模塊

Python提供re模塊，包含全部正則表達式的功能。建議全部處理正則的部分都使用｀｀｀r｀｀｀開頭，這樣就不須要考慮轉義的問題。

>>> import re
>>> re.match(r'^\d{3}\-\d{3,8}$', '010-12345')
<_sre.SRE_Match object; span=(0, 9), match='010-12345'>
>>> re.match(r'^\d{3}\-\d{3,8}$', '010 12345')
>>>

若是匹配則返回一個Match對象，沒找到則返回None。

切分字符串

可使用正則的切分字符串

>>> re.split(r'\s+', 'a b   c')
['a', 'b', ‘c']

分組

正則表達式中提供了()進行匹配結果的分組，若是正則表達式中定義了組，就可使用Match對象的group()方法提取子串。group(0)表示的是原始字符串。

>>> t = '19:05:30'
>>> m = re.match(r'^(0[0-9]|1[0-9]|2[0-3]|[0-9])\:(0[0-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-9]|4[0-9]|5[0-9]|[0-9])\:(0[0-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-9]|4[0-9]|5[0-9]|[0-9])$', t)
>>> m.groups()
('19', '05', '30')

經常使用內置模塊

datetime

datetime是Python處理日期和時間的標準庫。日期操做中，經常使用的包括獲取當前日誌、建立一個日期、計算兩個日期的差值、判斷日期的類型、日期與時間戳的相互轉換、字符串與日期類型的相互轉換，這些基本上看看例子就能夠掌握。

在計算機中，時間其實是用數字表示的。咱們把1970年1月1日 00:00:00 UTC+00:00時區的時刻稱爲epoch time，記爲0（1970年之前的時間timestamp爲負數），當前時間就是相對於epoch time的秒數，稱爲timestamp。timestamp 與時區沒有關係，datetime與時區有關係。

字符串'%Y-%m-%d %H:%M:%S'規定了日期和時間部分的格式。詳細的說明請參考Python文檔。字符串轉換爲日期類型後，默認是沒有帶時區信息的。

from datetime import datetime, timedelta, timezone

# 獲取當前時間
now = datetime.now()
print(now)

# 建立一個指定的日期
wt = datetime(2017,4,12,14,5,15)
print(wt)

# 將日期類型轉換爲時間戳
print( wt.timestamp() )

# 將時間戳轉換爲日期，加了一個小時
print( datetime.fromtimestamp(wt.timestamp() + 60*60 ) )

# 字符串轉換爲日期類型
cday = datetime.strptime('2017-4-12 18:19:59', '%Y-%m-%d %H:%M:%S')
print(cday)

# 將日期類型格式化爲字符串顯示
print(now.strftime('%A, %B, %d, %H:%m'))

# 日期類型也能夠直接使用 + - 進行運算，引入timedelta能夠計算差值
print(now - timedelta(days=1))
print(now + timedelta(days=1, hours=2))

collections

collections 是 Python 內建的一個集合模塊，提供了許多有用的集合類。包括 namedtuple、deque

tuple 能夠表示不變集合，可是不方便從名稱上看出用途。經過使用namedtuple函數，能夠建立一個自定義的tuple對象，規定了tuple的個數，而且能夠經過屬性來訪問元素。

使用 list 存儲數據時，，按索引訪問元素很快，可是插入和刪除元素就很慢了，由於list是線性存儲，數據量大的時候，插入和刪除效率很低。deque是爲了高效實現插入和刪除操做的雙向列表，適合用於隊列和棧。deque除了實現list的append()和pop()外，還支持appendleft()和popleft()，這樣就能夠很是高效地往頭部添加或刪除元素。

參考資料：
一、Python Web Server Gateway Interface v1.0
二、Webpy 框架