python网络编程

一. 客户端程序:

开发 TCP 客户端程序开发步骤回顾

  1. 创建客户端套接字对象
  2. 和服务端套接字建立连接
  3. 发送数据
  4. 接收数据
  5. 关闭客户端套接字

2. socket 类的介绍

导入 socket 模块 import socket

创建客户端 socket 对象 socket.socket(AddressFamily, Type)

参数说明:

  • AddressFamily 表示IP地址类型, 分为TPv4和IPv6
  • Type 表示传输协议类型

方法说明:

  • connect((host, port)) 表示和服务端套接字建立连接, host是服务器ip地址,port是应用程序的端口号
  • send(data) 表示发送数据,data是二进制数据
  • recv(buffersize) 表示接收数据, buffersize是每次接收数据的长度

3. TCP 客户端程序开发示例代码

import socket


if __name__ == '__main__':
    # 创建tcp客户端套接字
    # 1. AF_INET:表示ipv4
    # 2. SOCK_STREAM: tcp传输协议
    tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 和服务端应用程序建立连接
    tcp_client_socket.connect(("192.168.131.62", 8080))
    # 代码执行到此,说明连接建立成功
    # 准备发送的数据
    send_data = "你好服务端,我是客户端小黑!".encode("gbk")
    # 发送数据
    tcp_client_socket.send(send_data)
    # 接收数据, 这次接收的数据最大字节数是1024
    recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
    # 返回的直接是服务端程序发送的二进制数据
    print(recv_data)
    # 对数据进行解码
    recv_content = recv_data.decode("gbk")
    print("接收服务端的数据为:", recv_content)
    # 关闭套接字
    tcp_client_socket.close()

 

执行结果:

b'hello'
接收服务端的数据为: hello

说明

  1. str.encode(编码格式) 表示把字符串编码成为二进制
  2. data.decode(编码格式) 表示把二进制解码成为字符串

网络调试助手充当服务端程序:

 

4. 小结

  1. 导入socket模块
  2. 创建TCP套接字‘socket’
    • 参数1: ‘AF_INET’, 表示IPv4地址类型
    • 参数2: ‘SOCK_STREAM’, 表示TCP传输协议类型
  3. 发送数据‘send’
    • 参数1: 要发送的二进制数据, 注意: 字符串需要使用encode()方法进行编码
  4. 接收数据‘recv’
    • 参数1: 表示每次接收数据的大小,单位是字节
  5. 关闭套接字‘socket’表示通信完成

二. 服务端程序:

1. 开发 TCP 服务端程序开发步骤

  1. 创建服务端端套接字对象
  2. 绑定端口号
  3. 设置监听
  4. 等待接受客户端的连接请求
  5. 接收数据
  6. 发送数据
  7. 关闭套接字

2. socket 类的介绍

导入 socket 模块
import socket

创建服务端 socket 对象
socket.socket(AddressFamily, Type)

参数说明:

  • AddressFamily 表示IP地址类型, 分为TPv4和IPv6
  • Type 表示传输协议类型

方法说明:

  • bind((host, port)) 表示绑定端口号, host 是 ip 地址,port 是端口号,ip 地址一般不指定,表示本机的任何一个ip地址都可以。
  • listen (backlog) 表示设置监听,backlog参数表示最大等待建立连接的个数。
  • accept() 表示等待接受客户端的连接请求
  • send(data) 表示发送数据,data 是二进制数据
  • recv(buffersize) 表示接收数据, buffersize 是每次接收数据的长度

3. TCP 服务端程序开发示例代码

import socket

if __name__ == '__main__':
    # 创建tcp服务端套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用,让程序退出端口号立即释放
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True) 
    # 给程序绑定端口号
    tcp_server_socket.bind(("", 8989))
    # 设置监听
    # 128:最大等待建立连接的个数, 提示: 目前是单任务的服务端,同一时刻只能服务与一个客户端,后续使用多任务能够让服务端同时服务与多个客户端,
    # 不需要让客户端进行等待建立连接
    # listen后的这个套接字只负责接收客户端连接请求,不能收发消息,收发消息使用返回的这个新套接字来完成
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 等待客户端建立连接的请求, 只有客户端和服务端建立连接成功代码才会解阻塞,代码才能继续往下执行
    # 1. 专门和客户端通信的套接字: service_client_socket
    # 2. 客户端的ip地址和端口号: ip_port
    service_client_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
    # 代码执行到此说明连接建立成功
    print("客户端的ip地址和端口号:", ip_port)
    # 接收客户端发送的数据, 这次接收数据的最大字节数是1024
    recv_data = service_client_socket.recv(1024)
    # 获取数据的长度
    recv_data_length = len(recv_data)
    print("接收数据的长度为:", recv_data_length)
    # 对二进制数据进行解码
    recv_content = recv_data.decode("gbk")
    print("接收客户端的数据为:", recv_content)
    # 准备发送的数据
    send_data = "ok, 问题正在处理中...".encode("gbk")
    # 发送数据给客户端
    service_client_socket.send(send_data)
    # 关闭服务与客户端的套接字, 终止和客户端通信的服务
    service_client_socket.close()
    # 关闭服务端的套接字, 终止和客户端提供建立连接请求的服务
    tcp_server_socket.close()

 

执行结果:

客户端的ip地址和端口号: ('172.16.47.209', 52472)
接收数据的长度为: 5
接收客户端的数据为: hello

说明:

当客户端和服务端建立连接后,服务端程序退出后端口号不会立即释放,需要等待大概1-2分钟。

解决办法有两种:

  1. 更换服务端端口号
  2. 设置端口号复用(推荐大家使用),也就是说让服务端程序退出后端口号立即释放。

设置端口号复用的代码如下:

# 参数1: 表示当前套接字
# 参数2: 设置端口号复用选项
# 参数3: 设置端口号复用选项对应的值
tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)

 

网络调试助手充当客户端程序:

 

4. 小结

  1. 导入socket模块
  2. 创建TCP套接字‘socket’
    • 参数1: ‘AF_INET’, 表示IPv4地址类型
    • 参数2: ‘SOCK_STREAM’, 表示TCP传输协议类型
  3. 绑定端口号‘bind’
    • 参数: 元组, 比如:(ip地址, 端口号)
  4. 设置监听‘listen’
    • 参数: 最大等待建立连接的个数
  5. 等待接受客户端的连接请求‘accept’
  6. 发送数据‘send’
    • 参数: 要发送的二进制数据, 注意: 字符串需要使用encode()方法进行编码
  7. 接收数据‘recv’
    • 参数: 表示每次接收数据的大小,单位是字节,注意: 解码成字符串使用decode()方法
  8. 关闭套接字‘socket’表示通信完成

三. 多任务版TCP服务端程序开发


1. 需求

目前我们开发的TCP服务端程序只能服务于一个客户端,如何开发一个多任务版的TCP服务端程序能够服务于多个客户端呢?

完成多任务,可以使用线程,比进程更加节省内存资源。

2. 具体实现步骤

  1. 编写一个TCP服务端程序,循环等待接受客户端的连接请求
  2. 当客户端和服务端建立连接成功,创建子线程,使用子线程专门处理客户端的请求,防止主线程阻塞
  3. 把创建的子线程设置成为守护主线程,防止主线程无法退出。

3. 多任务版TCP服务端程序的示例代码:

import socket
import threading


# 处理客户端的请求操作
def handle_client_request(service_client_socket, ip_port):
    # 循环接收客户端发送的数据
    while True:
        # 接收客户端发送的数据
        recv_data = service_client_socket.recv(1024)
        # 容器类型判断是否有数据可以直接使用if语句进行判断,如果容器类型里面有数据表示条件成立,否则条件失败
        # 容器类型: 列表、字典、元组、字符串、set、range、二进制数据
        if recv_data:
            print(recv_data.decode("gbk"), ip_port)
            # 回复
            service_client_socket.send("ok,问题正在处理中...".encode("gbk"))

        else:
            print("客户端下线了:", ip_port)
            break
    # 终止和客户端进行通信
    service_client_socket.close()


if __name__ == '__main__':
    # 创建tcp服务端套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用,让程序退出端口号立即释放
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
    # 绑定端口号
    tcp_server_socket.bind(("", 9090))
    # 设置监听, listen后的套接字是被动套接字,只负责接收客户端的连接请求
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 循环等待接收客户端的连接请求
    while True:
        # 等待接收客户端的连接请求
        service_client_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
        print("客户端连接成功:", ip_port)
        # 当客户端和服务端建立连接成功以后,需要创建一个子线程,不同子线程负责接收不同客户端的消息
        sub_thread = threading.Thread(target=handle_client_request, args=(service_client_socket, ip_port))
        # 设置守护主线程
        sub_thread.setDaemon(True)
        # 启动子线程
        sub_thread.start()


    # tcp服务端套接字可以不需要关闭,因为服务端程序需要一直运行
    # tcp_server_socket.close()

 

执行结果:

客户端连接成功: ('172.16.47.209', 51528)
客户端连接成功: ('172.16.47.209', 51714)
hello1 ('172.16.47.209', 51528)
hello2 ('172.16.47.209', 51714)

 

TCP网络应用程序的注意点介绍

  1. 当 TCP 客户端程序想要和 TCP 服务端程序进行通信的时候必须要先建立连接
  2. TCP 客户端程序一般不需要绑定端口号,因为客户端是主动发起建立连接的。
  3. TCP 服务端程序必须绑定端口号,否则客户端找不到这个 TCP 服务端程序。
  4. listen 后的套接字是被动套接字,只负责接收新的客户端的连接请求,不能收发消息。
  5. 当 TCP 客户端程序和 TCP 服务端程序连接成功后, TCP 服务器端程序会产生一个新的套接字,收发客户端消息使用该套接字。
  6. 关闭 accept 返回的套接字意味着和这个客户端已经通信完毕。
  7. 关闭 listen 后的套接字意味着服务端的套接字关闭了,会导致新的客户端不能连接服务端,但是之前已经接成功的客户端还能正常通信。
  8. 当客户端的套接字调用 close 后,服务器端的 recv 会解阻塞,返回的数据长度为0,服务端可以通过返回数据的长度来判断客户端是否已经下线,反之服务端关闭套接字,客户端的 recv 也会解阻塞,返回的数据长度也为0。
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