python 闯关之路三（面向对象与网络编程）

1，简述socket 通信原理

　　如上图，socket通信建立在应用层与TCP/IP协议组通信（运输层）的中间软件抽象层，它是一组接口，在设计模式中，socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议组隐藏在Socket接口后面，对于用户来说，一组简单的接口就是全部，让socket去组织数据，以符合指定的协议。

所以，经常对用户来讲，socket就是ip+prot 即IP地址（识别互联网中主机的位置）+port是程序开启的端口号

　socket通信如下：

客户端

# _*_ coding: utf-8 _*_
import socket

ip_port = ('127.0.0.1',9696)
link = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
link.connect(ip_port)
print("开始发送数据")
cmd = input("client请输入要发送的数据>>>>").strip()
link.send(cmd.encode('utf-8'))
recv_data = link.recv(1024)
print("这是受到的消息：",recv_data)
link.close()

　　

服务端

# _*_ coding: utf-8 _*_
import socket

ip_port = ('127.0.0.1',9696)
link = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
link.bind(ip_port)
link.listen(5)

conn,addr = link.accept()
#这里，因为我们知道自己写的少，所以1024够用
recv_data = conn.recv(1024)
print("这是受到的消息：",recv_data)
cmd = input("server请输入要发送的数据>>>>").strip()
conn.send(cmd.encode('utf-8'))
conn.close()
link.close()

2，粘包的原因和解决方法？

　　TCP是面向流的协议，发送文件内容是按照一段一段字节流发送的，在接收方看来不知道文件的字节流从和开始，从何结束。

　　UDP是面向消息的协议，每个UDP段都是一个消息，

直接原因：
    所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的

根本原因：
    发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为了提高传送效率，发送方往往要收集到足够多的数据
才发送一个TCP段，若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成到一个TCP
段后一次发送过去，这样接收方就受到了粘包数据。

如果需要一直收发消息，加一个while True即可。但是这里有个1024的问题，即粘包，

　　粘包的根源在于：接收端不知道发送端将要发的字节流的长度，所以解决粘包问题的方法就是围绕如何让发送端在发送数据前，把自己将要发送的字节流大小让接收段知道，然后接收端来一个死循环，接收完所有的数据即可。

　　粘包解决的具体做法：为字节流加上自定义固定长度报头，报头中包含字节流长度，然后依次send到对端，对端在接受时，先从缓存中取出定长的报头，然后再取真是数据。

客户端

# _*_ coding: utf-8 _*_
import socket
import struct
import json
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8080)) #连接服务器
while True:
    # 发收消息
    cmd = input('请你输入命令>>：').strip()
    if not cmd:continue
    phone.send(cmd.encode('utf-8')) #发送
    #先收报头的长度
    header_len = struct.unpack('i',phone.recv(4))[0]  #吧bytes类型的反解
    #在收报头
    header_bytes = phone.recv(header_len) #收过来的也是bytes类型
    header_json = header_bytes.decode('utf-8')   #拿到json格式的字典
    header_dic = json.loads(header_json)  #反序列化拿到字典了
    total_size = header_dic['total_size']  #就拿到数据的总长度了
    #最后收数据
    recv_size = 0
    total_data=b''
    while recv_size<total_size: #循环的收
        recv_data = phone.recv(1024) #1024只是一个最大的限制
        recv_size+=len(recv_data) #有可能接收的不是1024个字节，或许比1024多呢，
        # 那么接收的时候就接收不全，所以还要加上接收的那个长度
        total_data+=recv_data #最终的结果
    print('返回的消息：%s'%total_data.decode('gbk'))
phone.close()

　　

服务端

# _*_ coding: utf-8 _*_
import socket
import subprocess
import struct
import json
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
phone.bind(('127.0.0.1',8080)) #绑定手机卡
phone.listen(5) #阻塞的最大数
print('start runing.....')
while True: #链接循环
    coon,addr = phone.accept()# 等待接电话
    print(coon,addr)
    while True: #通信循环
        # 收发消息
        cmd = coon.recv(1024) #接收的最大数
        print('接收的是：%s'%cmd.decode('utf-8'))
        #处理过程
        res = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell = True,
                                          stdout=subprocess.PIPE, #标准输出
                                          stderr=subprocess.PIPE #标准错误
                                )
        stdout = res.stdout.read()
        stderr = res.stderr.read()
        # 制作报头
        header_dic = {
            'total_size': len(stdout)+len(stderr),  # 总共的大小
            'filename': None,
            'md5': None
        }
        header_json = json.dumps(header_dic) #字符串类型
        header_bytes = header_json.encode('utf-8')  #转成bytes类型(但是长度是可变的)
        #先发报头的长度
        coon.send(struct.pack('i',len(header_bytes))) #发送固定长度的报头
        #再发报头
        coon.send(header_bytes)
        #最后发命令的结果
        coon.send(stdout)
        coon.send(stderr)
    coon.close()
phone.close()

3，TCP／IP协议详情

TCP和UDP协议在传输层

4，简述3次握手，四次挥手？

三次握手：
    client发送请求建立通道；
    server收到请求并同意，同时也发送请求建通道；
    client收到请求并同意，建立完成
 
四次挥手：
    client发送请求断开通道；
    server收到请求并同意，同时还回复client上一条消息；
    server也发送请求断开通道；
    client受到消息结束

5，定义一个学生类，然后。。。

　　__init__被称为构造方法或者初始化方法，在例实例化过程中自动执行，目的是初始化实例的一些属性，每个实例通过__init__初始化的属性都是独有的。

　　self就是实例本身，你实例化时候python解释器就会自动把这个实例本身通过self参数传进去。

　　这个object，就是经典类与新式类的问题了。

1.只有在python2中才分新式类和经典类，python3中统一都是新式类

2.在python2中，没有显式的继承object类的类，以及该类的子类，都是经典类

3.在python2中，显式地声明继承object的类，以及该类的子类，都是新式类

4.在python3中，无论是否继承object，都默认继承object，即python3中所有类均为新式类

　　

# _*_ coding: utf-8 _*_
class Student(object):
    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name = name
        self.sex = sex
        self.age = age

    def talk(self):
        print("hello,my name is %s "%self.name)

p = Student('james',12,'male')
p.talk()
print(p.__dict__)
# 结果：
# hello,my name is james
# {'name': 'james', 'sex': 'male', 'age': 12}

　　6，继承

继承：
    继承就是类与类的关系，是一种创建新类的方式，在python中，新建的类可以继承一个或多个父类，父类可以称为基类或超类，新建的类称为派生类或子类。

python中类的继承分为：单继承和多继承

class ParentClass1: #定义父类
    pass

class ParentClass2: #定义父类
    pass

class SubClass1(ParentClass1): #单继承，基类是ParentClass1，派生类是SubClass
    pass

class SubClass2(ParentClass1,ParentClass2): #python支持多继承，用逗号分隔开多个继承的类
    pass

查看继承：

>>> SubClass1.__bases__
#__base__只查看从左到右继承的第一个子类，__bases__则是查看所有继承的父类
(<class '__main__.ParentClass1'>,)
>>> SubClass2.__bases__
(<class '__main__.ParentClass1'>, <class '__main__.ParentClass2'>)

　　

7，多态

多态指一种事物有多种形态，那为什么要使用多态呢？

1.增加了程序的灵活性

　　以不变应万变，不论对象千变万化，使用者都是同一种形式去调用，如func(animal)

2.增加了程序额可扩展性

　通过继承animal类创建了一个新的类，使用者无需更改自己的代码，还是用func(animal)去调用

举个例子：

>>> class Cat(Animal): #属于动物的另外一种形态：猫
...     def talk(self):
...         print('say miao')
...
>>> def func(animal): #对于使用者来说，自己的代码根本无需改动
...     animal.talk()
...
>>> cat1=Cat() #实例出一只猫
>>> func(cat1) #甚至连调用方式也无需改变，就能调用猫的talk功能
say miao

'''
这样我们新增了一个形态Cat，由Cat类产生的实例cat1，使用者可以在完全不需要修改
自己代码的情况下。使用和人、狗、猪一样的方式调用cat1的talk方法，即func(cat1)
'''

8，封装

首先说一下隐藏，在python中用双下划线开头的方式将属性隐藏起来（即设置成私有属性）

#其实这仅仅这是一种变形操作
#类中所有双下划线开头的名称如__x都会自动变形成：_类名__x的形式：

class A:
    __N=0 #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置
成私有的如__N,会变形为_A__N
    def __init__(self):
        self.__X=10 #变形为self._A__X
    def __foo(self): #变形为_A__foo
        print('from A')
    def bar(self):
        self.__foo() #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.

#A._A__N是可以访问到的，即这种操作并不是严格意义上的限制外部访问，
仅仅只是一种语法意义上的变形

　　

封装不是单纯意义上的隐藏

1，封装数据

　　将数据隐藏起来这不是目的。隐藏起来然后对外提供操作该数据的接口，然后我们可以在接口附加上对该数据操作的限制，以此完成对数据属性操作的严格控制

class Teacher:
    def __init__(self,name,age):
        self.__name=name
        self.__age=age

    def tell_info(self):
        print('姓名:%s,年龄:%s' %(self.__name,self.__age))
    def set_info(self,name,age):
        if not isinstance(name,str):
            raise TypeError('姓名必须是字符串类型')
        if not isinstance(age,int):
            raise TypeError('年龄必须是整型')
        self.__name=name
        self.__age=age

t=Teacher('egon',18)
t.tell_info()

t.set_info('egon',19)
t.tell_info()

　　

2，封装方法，目的是隔离复杂度

#取款是功能,而这个功能有很多功能组成:插卡、密码认证、输入金额、打印账单、取钱
#对使用者来说,只需要知道取款这个功能即可,其余功能我们都可以隐藏起来,很明显这么做
#隔离了复杂度,同时也提升了安全性

class ATM:
    def __card(self):
        print('插卡')
    def __auth(self):
        print('用户认证')
    def __input(self):
        print('输入取款金额')
    def __print_bill(self):
        print('打印账单')
    def __take_money(self):
        print('取款')

    def withdraw(self):
        self.__card()
        self.__auth()
        self.__input()
        self.__print_bill()
        self.__take_money()

a=ATM()
a.withdraw()

9，元类？ 使用元类定义一个对象

元类是类的类，是类的模板
元类是用来控制如何创建类的，正如类是创建对象的模板一样，而元类的主要目的是为了控制类的创建行为
元类的实例化的结果为我们用class定义的类，正如类的实例为对象(f1对象是Foo类的一个实例，
Foo类是 type 类的一个实例)

　　

10，说一下__new__和__init__的区别

根据官方文档：

• __init__是当实例对象创建完成后被调用的，然后设置对象属性的一些初始值。

• __new__是在实例创建之前被调用的，因为它的任务就是创建实例然后返回该实例，是个静态方法。

也就是，__new__在__init__之前被调用，__new__的返回值（实例）将传递给__init__方法的第一个参数，然后__init__给这个实例设置一些参数。

　　 在python2.x中，从object继承得来的类称为新式类（如class A(object)）不从object继承得来的类称为经典类（如class A()

新式类跟经典类的差别主要是以下几点:

　　1. 新式类对象可以直接通过__class__属性获取自身类型:type

　　2. 继承搜索的顺序发生了改变,经典类多继承时属性搜索顺序: 先深入继承树左侧，再返回，开始找右侧（即深度优先搜索）;新式类多继承属性搜索顺序: 先水平搜索，然后再向上移动

例子：

经典类: 搜索顺序是(D,B,A,C)

>>> class A: attr = 1
...
>>> class B(A): pass
...
>>> class C(A): attr = 2
...
>>> class D(B,C): pass
...
>>> x = D()
>>> x.attr
1

新式类继承搜索程序是宽度优先

新式类：搜索顺序是(D,B,C,A)

>>> class A(object): attr = 1
...
>>> class B(A): pass
...
>>> class C(A): attr = 2
...
>>> class D(B,C): pass
...
>>> x = D()
>>> x.attr
2

　　3. 新式类增加了__slots__内置属性, 可以把实例属性的种类锁定到__slots__规定的范围之中。

　　4. 新式类增加了__getattribute__方法

　　5.新式类内置有__new__方法而经典类没有__new__方法而只有__init__方法

注意：Python 2.x中默认都是经典类，只有显式继承了object才是新式类

　　   而Python 3.x中默认都是新式类（也即object类默认是所有类的祖先），不必显式的继承object（可以按照经典类的定义方式写一个经典类并分别在python2.x和3.x版本中使用dir函数检验下。

例如：

class A()：
 
　　　　　　pass
 
　　　 print(dir(A))

　　

会发现在2.x下没有__new__方法而3.x下有。

接下来说下__new__方法和__init__的区别：

在python中创建类的一个实例时，如果该类具有__new__方法，会先调用__new__方法，__new__方法接受当前正在实例化的类作为第一个参数（这个参数的类型是type，这个类型在c和python的交互编程中具有重要的角色，感兴趣的可以搜下相关的资料），其返回值是本次创建产生的实例，也就是我们熟知的__init__方法中的第一个参数self。那么就会有一个问题，这个实例怎么得到？

注意到有__new__方法的都是object类的后代，因此如果我们自己想要改写__new__方法（注意不改写时在创建实例的时候使用的是父类的__new__方法，如果父类没有则继续上溯）可以通过调用object的__new__方法类得到这个实例（这实际上也和python中的默认机制基本一致），如：

class display(object):
  def __init__(self, *args, **kwargs):
    print("init")
  def __new__(cls, *args, **kwargs):
    print("new")
    print(type(cls))
    return object.__new__(cls, *args, **kwargs) 
a=display()

　　运行上述代码会得到如下输出：

new
 
<class 'type'>
 
init

　　

因此我们可以得到如下结论：

在实例创建过程中__new__方法先于__init__方法被调用，它的第一个参数类型为type。

如果不需要其它特殊的处理，可以使用object的__new__方法来得到创建的实例（也即self)。

于是我们可以发现，实际上可以使用其它类的__new__方法类得到这个实例，只要那个类或其父类或祖先有__new__方法。

class another(object):
  def __new__(cls,*args,**kwargs):
    print("newano")
    return object.__new__(cls, *args, **kwargs) 
class display(object):
  def __init__(self, *args, **kwargs):
    print("init")
  def __new__(cls, *args, **kwargs):
    print("newdis")
    print(type(cls))
    return another.__new__(cls, *args, **kwargs) 
a=display()

　　上面的输出是：

newdis
<class 'type'>
newano
init

　　所有我们发现__new__和__init__就像这么一个关系，__init__提供生产的原料self(但并不保证这个原料来源正宗，像上面那样它用的是另一个不相关的类的__new__方法类得到这个实例)，而__init__就用__new__给的原料来完善这个对象（尽管它不知道这些原料是不是正宗的）

11，说一下深度优先和广度优先的区别

只有在python2中才分新式类和经典类，python3中统一都是新式类
2.在python2中，没有显式的继承object类的类，以及该类的子类，都是经典类
3.在python2中，显式地声明继承object的类，以及该类的子类，都是新式类
4.在python3中，无论是否继承object，都默认继承object，即python3中所有类均为新式类

　　

在Java和C#中子类只能继承一个父类，而Python中子类可以同时继承多个父类，如果继承了多个父类，那么属性的查找方式有两种，分别是：深度优先和广度优先

示范代码

class A(object):
    def test(self):
        print('from A')

class B(A):
    def test(self):
        print('from B')

class C(A):
    def test(self):
        print('from C')

class D(B):
    def test(self):
        print('from D')

class E(C):
    def test(self):
        print('from E')

class F(D,E):
    # def test(self):
    #     print('from F')
    pass
f1=F()
f1.test()
print(F.__mro__) #只有新式才有这个属性可以查看线性列表，经典类没有这个属性

#新式类继承顺序:F->D->B->E->C->A
#经典类继承顺序:F->D->B->A->E->C
#python3中统一都是新式类
#pyhon2中才分新式类与经典类

　　

 12，说一下反射的原理

  反射就是通过字符串映射到对象的属性，python的一切事物都是对象（都可以使用反射）

1，hasattr(object,name) 判断object中有没有对应的方法和属性

判断object中有没有一个name字符串对应的方法或属性

2，getattr(object, name, default=None)  获取object中有没有对应的方法和属性

3，setattr(x, y, v) 设置对象及其属性

4，delattr(x, y) 删除类或对象的属性

13，编写程序, 在元类中控制把自定义类的数据属性都变成大写.

 

class Mymetaclass(type):
    def __new__(cls,name,bases,attrs):
        update_attrs={}
        for k,v in attrs.items():
            if not callable(v) and not k.startswith('__'):
                update_attrs[k.upper()]=v
            else:
                update_attrs[k]=v
        return type.__new__(cls,name,bases,update_attrs)
 
class Chinese(metaclass=Mymetaclass):
    country='China'
    tag='Legend of the Dragon' #龙的传人
    def walk(self):
        print('%s is walking' %self.name)
 
 
print(Chinese.__dict__)
'''
{'__module__': '__main__',
 'COUNTRY': 'China',
 'TAG': 'Legend of the Dragon',
 'walk': <function Chinese.walk at 0x0000000001E7B950>,
 '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Chinese' objects>,                                        
 '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Chinese' objects>,
 '__doc__': None}
'''

　　

14，编写程序, 在元类中控制自定义的类无需init方法.

　　1.元类帮其完成创建对象，以及初始化操作；

　　2.要求实例化时传参必须为关键字形式，否则抛出异常TypeError: must use keyword argument

　　3.key作为用户自定义类产生对象的属性，且所有属性变成大写

class Mymetaclass(type):
    # def __new__(cls,name,bases,attrs):
    #     update_attrs={}
    #     for k,v in attrs.items():
    #         if not callable(v) and not k.startswith('__'):
    #             update_attrs[k.upper()]=v
    #         else:
    #             update_attrs[k]=v
    #     return type.__new__(cls,name,bases,update_attrs)
 
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if args:
            raise TypeError('must use keyword argument for key function')
        obj = object.__new__(self) #创建对象，self为类Foo
 
        for k,v in kwargs.items():
            obj.__dict__[k.upper()]=v
        return obj
 
class Chinese(metaclass=Mymetaclass):
    country='China'
    tag='Legend of the Dragon' #龙的传人
    def walk(self):
        print('%s is walking' %self.name)
 
 
p=Chinese(name='egon',age=18,sex='male')
print(p.__dict__)

　　

15，简述静态方法和类方法

1：绑定方法（绑定给谁，谁来调用就自动将它本身当作第一个参数传入）：

　　绑定方法分为绑定到类的方法和绑定到对象的方法，具体如下：

1. 绑定到类的方法：用classmethod装饰器装饰的方法。
                为类量身定制
                类.boud_method(),自动将类当作第一个参数传入
              （其实对象也可调用，但仍将类当作第一个参数传入）
 
2. 绑定到对象的方法：没有被任何装饰器装饰的方法。
               为对象量身定制
               对象.boud_method(),自动将对象当作第一个参数传入
             （属于类的函数，类可以调用，但是必须按照函数的规则来，没有自动传值那么一说）

2：非绑定方法：用staticmethod装饰器装饰的方法

1. 不与类或对象绑定，类和对象都可以调用，但是没有自动传值那么一说。就是一个普通工具而已
　　　　注意：与绑定到对象方法区分开，在类中直接定义的函数，没有被任何装饰器
    装饰的，都是绑定到对象的方法，可不是普通函数，对象调用该方法会自动传值，而
    staticmethod装饰的方法，不管谁来调用，都没有自动传值一说

　　具体见：http://www.cnblogs.com/wj-1314/p/8675548.html

3，类方法与静态方法说明

　　1：self表示为类型为类的object，而cls表示为类也就是class

　　2：在定义普通方法的时候，需要的是参数self,也就是把类的实例作为参数传递给方法，如果不写self的时候，会发现报错TypeError错误，表示传递的参数多了，其实也就是调用方法的时候，将实例作为参数传递了，在使用普通方法的时候，使用的是实例来调用方法，不能使用类来调用方法，没有实例，那么方法将无法调用。

　　3：在定义静态方法的时候，和模块中的方法没有什么不同，最大的不同就是在于静态方法在类的命名空间之间，而且在声明静态方法的时候，使用的标记为@staticmethod，表示为静态方法，在叼你用静态方法的时候，可以使用类名或者是实例名来进行调用，一般使用类名来调用

　　4：静态方法主要是用来放一些方法的，方法的逻辑属于类，但是有何类本身没有什么交互，从而形成了静态方法，主要是让静态方法放在此类的名称空间之内，从而能够更加有组织性。

　　5：在定义类方法的时候，传递的参数为cls.表示为类，此写法也可以变，但是一般写为cls。类的方法调用可以使用类，也可以使用实例，一般情况使用的是类。

　　6：在重载调用父类方法的时候，最好是使用super来进行调用父类的方法。静态方法主要用来存放逻辑性的代码，基本在静态方法中，不会涉及到类的方法和类的参数。类方法是在传递参数的时候，传递的是类的参数，参数是必须在cls中进行隐身穿

　　7：python中实现静态方法和类方法都是依赖python的修饰器来实现的。静态方法是staticmethod，类方法是classmethod。