第三阶段考试题（含答案）¶

简述面向对象的三大特性

继承，将多个子类中相同的方法放在父类中，子类可以继承父类中的方法（提升重用性）
封装，将多个数据封装到一个对象； 将同类的方法编写（封装）在一个类型中。
多态，天然支持多态，崇尚鸭子模型，不会对类型进行限制，只要具备相应的属性即可，例如：
 def func(arg):
     arg.send()
 不管arg是什么类型，只要具备send方法即可。

super的作用？

根据mro的顺序，向上寻找类。

实例变量和类变量的区别？

实例变量，属于对象，每个对象中都各自存储各自的实例变量。
类变量，属于类，在类中存储。

@staticmethod 和 @classmethod的区别？

@staticmethod，静态方法；  定义时：可以有任意个参数；    执行时：类和对象均可以触发执行。
@classmethod，类方法；     定义时：至少有一个cls参数；  执行时：类和对象均可以触发执行，自动把当前类当做参数传递给cls。

简述 __new__和__init__的区别？

__new__，构造方法，用于创建对象。
__init__，初始化方法，用于在对象中初始化值。

在Python中如何定义私有成员？

用两个下划线开头。

请基于__new__ 实现一个单例类（加锁）。

import threading


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

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls.instance:
            return cls.instance
        with cls.lock:
            if cls.instance:
                return cls
            cls.instance = super().__new__(cls)
        return cls.instance


obj1 = Singleton('武沛齐', 18)
print(obj1)

obj2 = Singleton('alex', 18)
print(obj2)

# 注意：单例模式，用于用的是第一次创建的那个对象，但对象中的实例变量会被重置。

比较以下两段代码的区别

class Foo(object):
    def func(self,num):
        pass

obj = Foo()
obj.func(123)

obj = Foo()
Foo.func(obj,123)

class F1(object):
    def func(self,num):
        print("F1.func",num)

class F2(F1):
    def func(self,num):
        print("F2.func",num)

class F3(F2):
    def run(self):
     F1.func(self,1)   # 直接执行F1中的func方法。

obj = F3()
obj.run()

class F1(object):
    def func(self,num):
        print("F1.func",num)

class F2(F1):
    def func(self,num):
        print("F2.func",num)

class F3(F2):
    def run(self):
     super().func(1)  # 根据mro的顺序，执行F2中的func方法

obj = F3()
obj.run()

补充代码实现

class Context:
    pass

with Context() as ctx:
    ctx.do_something()

# 请在Context类下添加代码完成该类的实现

class Context:

    def __enter__(self):
        print("进入")
        return self

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print("出去")

    def do_something(self):
        print("执行")


with Context() as ctx:
    ctx.do_something()

简述迭代器、可迭代对象的区别？

迭代器，
    1.当类中定义了 __iter__ 和 __next__ 两个方法。
    2.__iter__ 方法需要返回对象本身，即：self
    3. __next__ 方法，返回下一个数据，如果没有数据了，则需要抛出一个StopIteration的异常。

可迭代对象，在类中定义了 __iter__ 方法并返回一个迭代器对象。

什么是反射？

反射，通过字符串的形式去操作对象中的成员。例如：getattr/setattr/delattr/hashattr

简述OSI七层模型。

OSI七层模型分为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据连路程、物理层，其实就是让各层各司其职，完成各自的事。

以Http协议为例，简述各层的职责：
    应用层，规定数据传格式。
        "GET /s?wd=你好 HTTP/1.1\r\nHost:www.baidu.com\r\n\r\n"
    表示层，对应用层数据的编码、压缩（解压缩）、分块、加密（解密）等任务。
        "GET /s?wd=你好 HTTP/1.1\r\nHost:www.baidu.com\r\n\r\n你好".encode('utf-8')
    会话层，负责与目标建立、中断连接。
    传输层，建立端口到端口的通信，其实就确定双方的端口信息。
        数据："GET /s?wd=你好 HTTP/1.1\r\nHost:www.baidu.com\r\n\r\n你好".encode('utf-8')
        端口：
            - 目标：80
            - 本地：6784
    网络层，标记IP信息。
        数据："GET /s?wd=你好 HTTP/1.1\r\nHost:www.baidu.com\r\n\r\n你好".encode('utf-8')
        端口：
            - 目标：80
            - 本地：6784
        IP：
            - 目标IP：110.242.68.3
            - 本地IP：192.168.10.1
    数据连路程，设置MAC地址信息
        数据："POST /s?wd=你好 HTTP/1.1\r\nHost:www.baidu.com\r\n\r\n你好".encode('utf-8')
        端口：
            - 目标：80
            - 本地：6784
        IP：
            - 目标IP：110.242.68.3（百度）
            - 本地IP：192.168.10.1
        MAC：
            - 目标MAC：FF-FF-FF-FF-FF-FF 
            - 本机MAC：11-9d-d8-1a-dd-cd
    物理层，将二进制数据在物理媒体上传输。

UDP和TCP的区别。

- UDP，UDP不提供可靠性，它只是把应⽤程序传给IP层的数据发送出去， 但是并不能保证它们能到达⽬的地。 由于UDP在传输数据包前不⽤在客户和服务器之间建⽴⼀个连接， 且没有超时重发等机制， 故⽽传输速度很快。常见的有：语音通话、视频通话、实时游戏画面 等。
- TCP，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接，然后再进行收发数据。常见有：网站、手机APP数据获取等。

简述TCP三次握手和四次挥手的过程。

创建连接，三次握手：
    第一次：客户端向服务端请求，发送：seq=100（随机值）；  
    第二次：服务端接收请求，然后给客户端发送：seq=300（随机值）、ack=101（原来客户端口发来请求的seq+1）
    第三次：客户接接收请求，然后给服务端发送：seq=101（第2次返回的值）、 ack=301（第2次seq+1）

    第1、2次过程，客户端发送了数据seq，服务端也回给了seq+1，证明：客户端可以正常收发数据。此时，服务端不知客户端是否正常接收到了。
    第2、3次过程，服务端发送了数据seq，客户端也返回了seq+1，证明：服务端可以正常收发数据。

断开连接，四次挥手：（任意一方都可以发起）
    第一次：客户端向服务端发请求，发送：<seq=100><ack=300>       （我要与你断开连接）
    第二次：服务端接收请求，然后给客户端发送：<seq=300><ack=101>  （已收到，可能还有数据未处理，等等）
    第三次：服务端接收请求，然后给客户端发送：<seq=300><ack=101>  （可以断开连接了）
    第四次：客户端接收请求，然后给服务端发送：<seq=101><ack=301>  （好的，可以断开了）

简述你理解的IP和子网掩码。

子网掩码用于给IP划分网段，IP分为：网络地址 + 主机地址。
简而言之，子网掩码掩盖的IP部分就是网络地址，未掩盖就是主机部分。

例如：
        IP：192.168.1.199      11000000.10101000.00000001.11000111
    子网掩码：255.255.255.0     11111111.11111111.11111111.00000000
此时，网络地址就是前24位 + 主机地址是后8位。你可能见过有些IP这样写 192.168.1.199/24，意思也是前24位是网络地址。

端口的作用？

在网络编程中，IP代指的是计算机，而端口则代指计算机中的某个程序。以方便对计算机中的多个程序进程区分。

什么是粘包？如何解决粘包？

两台电脑在进行收发数据时，其实不是直接将数据传输给对方。

- 对于发送者，执行 `sendall/send` 发送消息时，是将数据先发送至自己网卡的 写缓冲区 ，再由缓冲区将数据发送给到对方网卡的读缓冲区。
- 对于接受者，执行 `recv` 接收消息时，是从自己网卡的读缓冲区获取数据。

所以，如果发送者连续快速的发送了2条信息，接收者在读取时会认为这是1条信息，即：2个数据包粘在了一起。

解决思路：
    双方约定好规则，在每次收发数据时，都按照固定的 数据头 + 数据 来进行处理数据包，在数据头中设置好数据的长度。

IO多路复用的作用是什么？

可以监听多个 IO对象 的变化（可读、可写、异常）。

在网络编程中一般与非阻塞的socket对象配合使用，以监听 socket服务端、客户端是否 （可读、可写、异常）

IO多路复用有三种模式：
    - select，限制1024个 & 轮训的机制监测。
    - poll，无限制 & 轮训的机制监测。
    - epoll，无限制 & 采用回调的机制（边缘触发）。

简述进程、线程、协程的区别。

线程，是计算机中可以被cpu调度的最小单元。
进程，是计算机资源分配的最小单元（进程为线程提供资源）。
一个进程中可以有多个线程,同一个进程中的线程可以共享此进程中的资源。

由于CPython中GIL的存在：
    - 线程，适用于IO密集型操作。
    - 进程，适用于计算密集型操作。

协程，协程也可以被称为微线程，是一种用户态内的上下文切换技术，在开发中结合遇到IO自动切换，就可以通过一个线程实现并发操作。


所以，在处理IO操作时，协程比线程更加节省开销（协程的开发难度大一些）。

什么是GIL锁？其作用是什么？

GIL， 全局解释器锁（Global Interpreter Lock），是CPython解释器特有一个玩意，让一个进程中同一个时刻只能有一个线程可以被CPU调用。

进程之间如何实现数据的共享？

multiprocessing.Value 或 multiprocessing.Array
multiprocessing.Manager
multiprocessing.Queue
multiprocessing.Pipe

已知一个订单对象（tradeOrder）有如下字段：

字段英文名	中文名	字段类型	取值举例
nid	ID	int	123456789
name	姓名	str	张三
items	商品列表	list	可以存放多个订单对象
is_member	是否是会员	bool	True

商品对象有如下字段：

字段英文名称	中文名	字段类型	取值
id	主键	int	987654321
name	商品名称	str	手机

请根据要求实现如下功能：

编写相关类。
创建订单对象并根据关系关联多个商品对象。
用json模块将对象进行序列化为JSON格式（提示：需自定义JSONEncoder）。

import json


class ObjectJsonEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, o):
        if type(o) in {Order, Goods}:
            return o.__dict__     #将对象里的变量按dict返回
        else:
            return o


class Order(object):
    def __init__(self, nid,name,is_member):
        self.nid = nid
        self.name = name
        self.is_member = is_member
        self.items = []


class Goods(object):
    def __init__(self, id, name):
        self.id = id
        self.name = name


od = Order(666,"武沛齐",True)
od.items.append( Goods(1, "汽车") )
od.items.append( Goods(2, "美女") )
od.items.append( Goods(3, "游艇") )

data = json.dumps(od, cls=ObjectJsonEncoder)
print(data)

基于面向对象的知识构造一个链表。

注意：每个链表都是一个对象，对象内部均存储2个值，分为是：当前值、下一个对象。

class Node(object):

    def __init__(self, value, _next):
        self.value = value
        self.next = _next

# 手动创建链表
v4 = Node("火蜥蜴",None)
v3 = Node("女神",v4)
v2 = Node("武沛齐",v3)
v1 = Node("alex",v2)


# 根据列表创建链表
data_list = ["alex", "武沛齐", "女神", "火蜥蜴"]
root = None
for index in range(len(data_list) - 1, -1, -1): # [3,2,1,0]
    node = Node( data_list[index] , root)
    root = node

读源码，分析代码的执行过程。

socket服务端

import socket
import threading


class BaseServer:

    def __init__(self, server_address, request_handler_class):
        # ("127.0.0.1", 8000),   MyHandler -> 类
        self.server_address = server_address
        self.request_handler_class = request_handler_class

    def serve_forever(self):
        while True:
            # 等待客户端来连接
            # conn,address = socket.accept()
            request, client_address = self.get_request()

            self.process_request(request, client_address)

    def finish_request(self, request, client_address):
        # MyHandler -> 类
        # MyHandler()   -> MyHandler.__init__(conn,address, self)
        # MyHandler.__call__方法
        self.request_handler_class(request, client_address, self)()

    def process_request(self, request, client_address):
        pass

    def get_request(self):
        return "傻儿子", "Alex"


class TCPServer(BaseServer):
    address_family = socket.AF_INET

    socket_type = socket.SOCK_STREAM

    request_queue_size = 5

    allow_reuse_address = False

    def __init__(self, server_address, request_handler_class, bind_and_activate=True):
        # ("127.0.0.1", 8000),   MyHandler
        BaseServer.__init__(self, server_address, request_handler_class)

        self.socket = socket.socket(self.address_family, self.socket_type)
        self.server_bind()
        self.server_activate()

    def server_bind(self):
      self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        self.socket.bind(self.server_address) # （IP、端口）
        self.server_address = self.socket.getsockname()

    def server_activate(self):
        self.socket.listen(self.request_queue_size)

    def get_request(self):
        return self.socket.accept()

    def close_request(self, request):
        request.close()


class ThreadingMixIn:
    def process_request_thread(self, request, client_address):
        self.finish_request(request, client_address)
        self.close_request(request)

    def process_request(self, request, client_address):
        t = threading.Thread(target=self.process_request_thread, args=(request, client_address))
        t.start()


class ThreadingTCPServer(ThreadingMixIn, TCPServer):
    pass




class BaseRequestHandler:
    def __init__(self, request, client_address, server):
        # conn
        self.request = request
        self.client_address = client_address
        self.server = server
        self.setup()

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        try:
            self.handle()
        finally:
            self.finish()

    def setup(self):
        pass

    def handle(self):
        pass

    def finish(self):
        pass


class MyHandler(BaseRequestHandler):
def handle(self):
        print(self.request) # conn
        self.request.sendall(b'hahahahah...')




# 在server封装了点值、然后又创建socket服务端
server = ThreadingTCPServer(  ("127.0.0.1", 8000),   MyHandler    )
server.serve_forever()

socket客户端

```python import socket

# 1. 向指定IP发送连接请求 client = socket.socket() client.connect(('127.0.0.1', 8000)) # 向服务端发起连接（阻塞）10s

# 2. 连接成功之后，发送消息 client.sendall('hello'.encode('utf-8'))

# 3. 等待，消息的回复（阻塞） reply = client.recv(1024) print(reply)

# 4. 关闭连接 client.close() ```

请自己基于socket模块和threading模块实现门票预订平台。（无需考虑粘包）

用户作为socket客户端
输入景区名称，用来查询景区的余票。
输入景区名称-预订者-数量，例如：欢乐谷-alex-8，用于预定门票。
socket服务端，可以支持并发多人同时查询和购买（为每个客户度创建一个线程）。

服务端数据存储结构如下：

db
├── tickets
│   ├── 欢乐谷.txt # 内部存储放票数量
│   ├── 迪士尼.txt
│   └── 长城.txt
└── users
    ├── alex.txt # 内部存储次用户预定记录
    └── 武沛齐.txt

# 注意：当用户预定门票时，放票量要减去相应的数量（变为0之后，则不再接受预定）。 约定时会存在多个线程同时操作文件去修改数值。