python网络编程socket基础

背景

Python 提供了两个级别访问的网络服务：
● 低级别的网络服务支持基本的 Socket，它提供了标准的 BSD Sockets API，可以访问底层操作系统 Socket 接口的全部方法。
● 高级别的网络服务模块 SocketServer， 它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发。

socket编程思路

• 服务端：

• 创建套接字，绑定套接字到本地ip和端口：s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM), s.bing()

• 开始监听连接：s.listen()
• 进入循环，不断接受客户端的连接请求: s.accept()
• 接受传来的数据，或者发送数据给对方：s.recv(), s.sendall()

• 传输完毕后，关闭套接字：s.close()

• 客户端：

• 创建套接字，连接到服务端：s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

• 发送请求到服务端,并且接受对方的数据：s.sendall(), s.recv()

• 传输完毕后，关闭套接字：s.close()

• 原理图：

• 参数说明：

s = socket.socket([family[, type[, proto]]])#参数说明：#family: 套接字家族，可以使AF_UNIX或者AF_INET。#type: 套接字类型，根据是面向连接的还是非连接分为SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM，也就是TCP和UDP的#区别。#protocol: 一般不填默认为0。#直接socket.socket()，则全部使用默认值创建tcp套接字。

下面是具体的参数定义：

socket类型

描述

socket.AF_UNIX

只能够用于单一的Unix系统进程间通信

socket.AF_INET

IPv4

socket.AF_INET6

IPv6

socket.SOCK_STREAM

流式socket , for TCP

socket.SOCK_DGRAM

数据报式socket , for UDP

socket.SOCK_RAW

原始套接字，普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文，而SOCK_RAW可以；其次，SOCK_RAW也可以处理特殊的IPv4报文；此外，利用原始套接字，可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。

socket.SOCK_SEQPACKET

可靠的连续数据包服务

创建TCP Socket：

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

创建UDP Socket：

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

socket套接字方法：

方法

描述

服务器端方法

s.bind()

绑定地址（host,port）到套接字，在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。

s.listen(backlog)

开始监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。

s.accept()

被动接受客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来，并返回（conn,address）二元元组,其中conn是一个通信对象，可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。

客户端方法

s.connect(address)

客户端向服务端发起连接。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。

s.connect_ex()

connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共方法

s.recv(bufsize)

接收数据，数据以bytes类型返回，bufsize指定要接收的最大数据量。

s.send()

发送数据。返回值是要发送的字节数。

s.sendall()

完整发送数据。将数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。

s.recvform()

接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收的数据，address是发送数据的套接字地址。

s.sendto(data,address)

发送UDP数据，将数据data发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。

s.close()

关闭套接字，必须执行。

s.getpeername()

返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。

s.getsockname()

返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)

s.setsockopt(level,optname,value)

设置给定套接字选项的值。

s.getsockopt(level,optname[.buflen])

返回套接字选项的值。

s.settimeout(timeout)

设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）

s.gettimeout()

返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。

s.fileno()

返回套接字的文件描述符。

s.setblocking(flag)

如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。

s.makefile()

创建与套接字关联的文件

• 注意事项：

• Python3以后，socket传递的都是bytes类型的数据，字符串需要先转换一下，string.encode()编码即可；另一端接收到的bytes数据想转换成字符串，只要bytes.decode()解码一下就可以。

• 在正常通信时，accept()和recv()方法都是阻塞的。所谓的阻塞，指的是程序会暂停在那，一直等到有数据过来。

TCP实战

#服务端import socketdef socket_server(ip_port):    s = socket.socket()    s.bind(ip_port)    s.listen()    conn,address = s.accept()    print('正在监听--->')    while 1:        client_data = conn.recv(1024).decode()        print('收到%s的数据：%s'%(address,client_data))        if client_data == 'exit':            print('通信结束')            break        conn.send('服务器已经收到你的信息'.encode())    s.close()if __name__ == "__main__":    ip_port = ('127.0.0.1',9999)    socket_server(ip_port)

#客户端import socketdef socket_client(ip_port):    s = socket.socket()    s.settimeout(5)    s.connect(ip_port)    while 1:        inp = input('请输入发送的数据：').strip()        if not inp:            print('请重新输入')            continue        s.sendall(inp.encode())        if inp == 'exit':            print('关闭连接')            break        re = s.recv(1024).decode()        print(re)    s.close()if __name__ == '__main__':    ip_port = ('127.0.0.1', 9999)    socket_client(ip_port)

启动实例

虽然上面的例子实现了通信，但如果多个客户端想要访问通信，服务器只监听一个端口，因此不可能同时与多个客户端通信，需要多线程来实现多个同时通信。我们只需要增加服务器的多线程能力。

#服务端import socketimport threading        # 导入线程模块def link_handler(link, client):    """    该函数为线程需要执行的函数，负责具体的服务器和客户端之间的通信工作    :param link: 当前线程处理的连接    :param client: 客户端ip和端口信息，一个二元元组    :return: None    """    print("服务器开始接收来自[%s:%s]的请求...." % (client[0], client[1]))    while True:     # 利用一个死循环，保持和客户端的通信状态        client_data = link.recv(1024).decode()        if client_data == "exit":            print("结束与[%s:%s]的通信..." % (client[0], client[1]))            break        print("来自[%s:%s]的客户端向你发来信息：%s" % (client[0], client[1], client_data))        link.sendall('服务器已经收到你的信息'.encode())    link.close()ip_port = ('127.0.0.1', 9999)sk = socket.socket()            # 创建套接字sk.bind(ip_port)                # 绑定服务地址sk.listen(5)                    # 监听连接请求print('启动socket服务，等待客户端连接...')while True:     # 一个死循环，不断的接受客户端发来的连接请求    conn, address = sk.accept()  # 等待连接，此处自动阻塞    # 每当有新的连接过来，自动创建一个新的线程，    # 并将连接对象和访问者的ip信息作为参数传递给线程的执行函数    t = threading.Thread(target=link_handler, args=(conn, address))    t.start()

3个客户端依然可以正常通信。

UDP实战

相对TCP编程，UDP编程就简单多了，当然可靠性和安全性也差很多。由于UDP没有握手和挥手的过程，因此accept()和connect()方法都不需要。

#服务端import socketdef socket_server(ip_port):    s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)    s.bind(ip_port)    print('正在监听--->')    while 1:        client_data,adderss = s.recvfrom(1024)        print('收到%s客户端数据：%s'%(adderss,client_data.decode()))        if client_data.decode() == 'exit':            print('通信结束')            break        client_data = client_data.decode()        s.sendto(client_data.encode(), adderss)        print('返回数据%s到%s客户端:'%(client_data ,adderss))    s.close()if __name__ == "__main__":    ip_port = ('127.0.0.1',9999)    socket_server(ip_port)

#客户端import socketdef socket_client(ip_port):    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)    while 1:        inp = input('请输入发送的数据：').strip()        if not inp:            print('请重新输入')            continue        s.sendto(inp.encode(),ip_port)        if inp == 'exit':            print('关闭连接')            break        data, addr = s.recvfrom(1024)        print("服务端%s响应：%s"%(addr,data.decode()))    s.close()if __name__ == '__main__':    ip_port = ('127.0.0.1', 9999)    socket_client(ip_port)

启动实例

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作者：Harry66

Original: https://blog.51cto.com/huny/5507384
Author: Hu_ny
Title: python网络编程socket基础