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：

1. 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()
2. 开始监听连接：s.listen()
3. 进入循环，不断接受客户端的连接请求: s.accept()
4. 接受传来的数据，或者发送数据给对方：s.recv(), s.sendall()
5. 传输完毕后，关闭套接字：s.close()

• 客户端：

1. 创建套接字，连接到服务端：s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
2. 发送请求到服务端,并且接受对方的数据：s.sendall(), s.recv()
3. 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套接字方法：

• 注意事项：

1. 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。
2. 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 socket

def 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 socket

def 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

上面的实例虽然实现了通信，但是如果有多个客户端想要接入进来通信，服务端只监听了一个端口，所以没办法同时和多个通信，想实现多个同时通信需要使用多线程。我们只需要增加服务端的多线程能力即可。

#服务端
import socket
import 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 socket

def 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 socket

def 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