Python学习:20.Python网络编程(Socket)

一、Socket介绍

  我们知道两个进程如果需要进行通讯,最基本的一个前提是能够唯一标示一个进程。在本地进程通讯中可以使用PID来唯一标示一个进程,但PID只在本地唯一,网络中的两个进程PID冲突几率很大,这时候就需要另辟它径了。TCP/IP协议族解决了这个问题。网络层IP层的“ip地址”可以唯一标示网络中的主机,而传输层TCP层的“协议+端口号”可以唯一标示主机的一个进程,这样利用三元组“ip地址+协议+端口号”可以唯一标示网络中的一个进程,网络中的进程通信就可以利用这个标志与其他进程进行通信。 
  什么是socket呢?socket经常翻译为套接字,是在应用层和传输层之间的一个抽象层,它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用,以实现进程在网络中的通信。 
  socket起源于UNIX,在Unix一切皆文件哲学的思想下,socket是一种“打开—读/写—关闭”模式的实现,服务器和客户端各自维护一个“文件”,在建立连接打开后,可以向文件写入内容供对方读取或者读取对方内容,通讯结束时关闭文件。

Python学习:20.Python网络编程(Socket)

 二、Socket通信流程

 以使用TCP协议通讯的socket为例

Python学习:20.Python网络编程(Socket)

三、socket代码实现

我们需要一个服务端,然后一个或多个客户端进行连接

Python中支持三种连接方式,一种是TCP一种是UDP,还有一种是Python中特有支持的进程和进程之间的连接。

 服务端

运行起来(指定IP 和Port),等待别人来连接,这里默认参数是使用TCP连接。

简单的代码实现,仅仅是连接

import socket

#创建socket对象
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',9999,))
sk.listen(5)#可监听数为5 while True:
#接收客户端的请求
#连接,客户端的地址信息
conn,address = sk.accept() #在这里会阻塞,直到有人来连接
print(conn,address) 输出结果:
<socket.socket fd=276, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 9999), raddr=('127.0.0.1', 53185)> ('127.0.0.1', 53185)

客户端

连接服务端

import socket

obj = socket.socket()
#连接到服务器
obj.connect(('127.0.0.1',9999,)) obj.close()

四、socket参数功能解析

sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0)

参数一:地址簇

  socket.AF_INET IPv4(默认)
  socket.AF_INET6 IPv6

  socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信

参数二:类型

  socket.SOCK_STREAM  流式socket , for TCP (默认)
  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_RDM 是一种可靠的UDP形式,即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问,在需要执行某些特殊操作时使用,如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。
  socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务

参数三:协议

  0  (默认)与特定的地址家族相关的协议,如果是 0 ,则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议

sk.bind(address)

  s.bind(address) 将套接字绑定到地址。address地址的格式取决于地址族。在AF_INET下,以元组(host,port)的形式表示地址。

sk.listen(backlog)

  开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前,可以挂起的最大连接数量。

backlog等于5,表示内核已经接到了连接请求,但服务器还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5
      这个值不能无限大,因为要在内核中维护连接队列

sk.setblocking(bool)

  是否阻塞(默认True),如果设置False,那么accept和recv时一旦无数据,则报错。

sk.accept()

  接受连接并返回(conn,address),其中conn是新的套接字对象,可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。

  接收TCP 客户的连接(阻塞式)等待连接的到来

sk.connect(address)

  连接到address处的套接字。一般,address的格式为元组(hostname,port),如果连接出错,返回socket.error错误。

sk.connect_ex(address)

  同上,只不过会有返回值,连接成功时返回 0 ,连接失败时候返回编码,例如:10061

sk.close()

  关闭套接字

sk.recv(bufsize[,flag])

  接受套接字的数据。数据以字符串形式返回,bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息,通常可以忽略。

sk.recvfrom(bufsize[.flag])

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

sk.send(string[,flag])

  将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量,该数量可能小于string的字节大小。即:可能未将指定内容全部发送。

sk.sendall(string[,flag])

  将string中的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。

内部通过递归调用send,将所有内容发送出去。

sk.sendto(string[,flag],address)

  将数据发送到套接字,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。该函数主要用于UDP协议。

sk.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 client 连接最多等待5s )

sk.getpeername()

  返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组(ipaddr,port)。

sk.getsockname()

  返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)

sk.fileno()

  套接字的文件描述符

五、实现服务端和客户端信息通讯

服务端

import socket

#创建socket对象
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',9999,))
sk.listen(5)#可监听数为5 while True:
#接收客户端的请求
#连接,客户端的地址信息
conn,address = sk.accept() #在这里会阻塞,直到有人来连接 #当有人来连接的时候,就给客户端发送以下信息
conn.sendall(bytes('欢迎光临',encoding='utf-8'))#以字节格式发送
while True:
ret_bytes = conn.recv(1024)
ret_str = str(ret_bytes,encoding='utf-8')
if ret_str == 'q':
break
else:
conn.sendall(bytes(ret_str+'好的',encoding='utf-8'))
print(address)

客户端

import socket

obj = socket.socket()
#连接到服务器
obj.connect(('127.0.0.1',9999,)) strs = obj.recv(1024)#接收服务端的信息,1024表示最对接收1024字节,超过1024的不能一次接收完成
#这里的recv也是阻塞的,收到服务端的信息之后,才会继续执行下面的代码
print(str(strs,encoding='utf-8'))
while True:
inp = input('请输入要发送的内容')
if inp == 'q':
obj.sendall(bytes(inp,encoding='utf-8'))
break
else:
obj.sendall(bytes(inp,encoding='utf-8'))
ret = str(obj.recv(1024),encoding='utf-8')
print(ret)
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