Python进阶开发之网络编程

2022-10-03 12:37:04

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本文目录

什么是socket？
创建socket客户端
创建socket服务端
socket工作流程图解
socket公共函数汇总
实战：搭建在线聊天机器人

. 什么是socket？

说到网络编程，难免要提到socket？

那什么是socket呢，中文名叫"套接字"，更难理解了吧。

通俗来讲，socket表示一个网络连接，通过这个连接，使得主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。

不管是不同主机，还是同一主机。既然是通信，必定有一个发送方，一个接收方。对应一个客户端，和一个服务端。

. 创建socket客户端

创建socket，建立连接

1import socket
2
3# 指定IPv4协议（AF_INET），IPv6协议请使用AF_INET6
4# 指定使用TCP协议（SOCK_STREAM），UDP协议请使用SOCK_DGRAM
5sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
6
7# 参数是一个tuple，tuple里指定服务器地址（域名或ip）和端口号
8sock.connect(('www.sina.com.cn', 80))

发送数据

1# 注意这里str格式要遵循HTTP协议标准。
2# 注意结尾一定要用 \r\n\r\n
3sock.send("GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.sina.com.cn\r\n\r\n".encode("utf-8"))

接收数据

 1buffer = []
 2while True:
 3    # 每次最多接收1k字节
 4    d = sock.recv(1024)
 5    if d:
 6        # Python3接收到为bytes类型，要转为str
 7        buffer.append(str(d))
 8    else:
 9        break
10data = ''.join(buffer)

. 创建socket服务端

创建socket

1import socket
2
3sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

绑定ip和port

1# 注意以元组格式传入，可以是某网卡的公网ip，或0.0.0.0，或127.0.0.1
2sock.bind(('127.0.0.1', 9999))

监听端口

1# 指定等待连接的最大数量
2sock.listen(5)

接收数据

1while True:
2    # 接受一个新连接，阻塞的，只有接收到新连接才会往下走
3    sock, addr = s.accept()
4    # 每一次连接，都要创建新线程，否则一次只能处理一个连接
5    t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))
6    t.start()

连接处理函数

1def tcplink(sock, addr):
2    while True:
3        data = sock.recv(1024)
4        if data == 'exit' or not data:
5            break
6        sock.send('Hello, %s!' % data)
7    sock.close()

. socket工作流程图解

. socket公共函数汇总

发送数据

1# 发送TCP数据，返回值：发送的字节当量
2sk.send("data string")
3
4# 完整发送TCP数据，频繁调用send方法，确保数据发送完成
5sk.sendall("data string")
6
7# 发送UDP数据
8sk.sendto("data string",address)

接收数据

1# 接收TCP数据，一次最大只接收1k数据
2sk.recv(1024)
3
4# 接收UDP数据，一次只接收1k数据，返回值：数据和发送方ip
5(data,address) = sk.recvfrom(1024)

获取socket信息

1# 获取远程socket的addr,port
2(addr, port) = sk.getpeername()
3
4# 获取本地socket的addr,port
5(addr, port) = sk.getsockname()

获取其他信息

 1import socket
 2
 3# 获取当前主机名
 4HostName = socket.gethostname()
 5
 6# 获取当前主机的ip
 7HOST = socket.gethostbyname(HostName)
 8
 9# 获取当前socket连接的文件描述符
10file_no = sk.fileno()

设置socket

 1# 设置连接的超时时间
 2sk.settimeout(timeout)
 3sk.gettimeout()
 4
 5# 设置为非阻塞模式，默认是0（阻塞）
 6# 非阻塞下，accept和recv时一旦无数据，则报错：socket.Error
 7sk.setblocking(1)
 8
 9# 设置socket内部参数，
10# 具体有哪些参数，可以查看socket类的python源码
11sk.setsockopt(level,optname,value)
12sk.getsockopt(level,optname)

. 实战：搭建在线聊天机器人

通过上面的学习，我们知道，同主机下或不同主机下的两个进程要进行通信（TCP/UDP，不管是消息传输还是文件传输），必定要借助socket这个桥梁。

那接下来，我们就一起来完成这个实战项目：在线聊天机器人。

思路：首先，客户端和服务端建立socket连接，然后客户端向服务端发送消息，服务端接收消息，并调用图灵机器人API接口，获取回复返回给客户端。

在这里，我们需要先去图灵机器人(http://www.tuling123.com)申请帐号，并创建机器人应用，获取授权码。

一切准备就绪，就可以写我们的代码了。

客户端

 1import socket
 2import time
 3
 4class ChatClient:
 5    def __init__(self, username, port):
 6        self.username = username
 7        self.socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 8        self.socket.connect(("127.0.0.1", port))
 9
10    def send_msg(self, msg):
11        self.socket.send("{username}::{msg}".format(username=self.username,msg=msg).encode("utf-8"))
12
13    def recv_msg(self):
14        data=self.socket.recv(1024)
15        if data:
16            print("\n【机器人小图】"+" "+time.strftime('%Y-%m-%d:%H:%M:%S',time.localtime(time.time())))
17            print(data.decode("utf-8"))
18            return True
19        return False
20
21    def main(self):
22        data = self.socket.recv(1024)
23        print(data.decode("utf-8"))
24        msg = input("请输入消息：")
25        self.send_msg(msg)
26        while True:
27            if self.recv_msg():
28                msg=input("\n我：")
29                self.send_msg(msg)
30                if msg == "exit":
31                    print("聊天室已关闭")
32                    break
33
34if __name__ == '__main__':
35    cc = ChatClient(username="小明", port=9999)
36    cc.main()

服务端

 1import socket
 2import time
 3import threading
 4import requests
 5import json
 6
 7
 8class ChatServer:
 9    def __init__(self, port):
10        # 绑定服务器的ip和端口，注意以tuple的形式
11        self.socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
12        self.socket.bind(("0.0.0.0", port))
13        self.socket.listen(5)
14        # 图灵机器人，授权码
15        self.key = "your tuling robot key"
16        print("正在监听 127.0.0.1 ：{}...".format(port))
17
18    def tcplink(self, sock, addr):
19        # 每次连接，开始聊天前，先欢迎下。
20        sock.send("你好，欢迎来到机器人聊天器！".encode("utf-8"))
21        while True:
22            data = sock.recv(1024).decode("utf-8")
23            print(sock.getpeername())
24            print(sock.getsockname())
25            print(sock.fileno())
26            username = data.split("::")[0]
27            msg = data.split("::")[1]
28            if msg == "exit":
29                break
30            if msg:
31                print("【"+username+"】 "+time.strftime('%Y-%m-%d:%H:%M:%S',time.localtime(time.time())))
32                print(msg)
33                response = self.get_response(msg)
34                sock.send(response.encode("utf-8"))
35        sock.close()
36        print("与 {} 结束聊天！".format(username))
37
38    def get_response(self, info):
39        # 调用图灵机器人API
40        url = 'http://www.tuling123.com/openapi/api?key=' + self.key + '&info=' + info
41        res = requests.get(url)
42        res.encoding = 'utf-8'
43        jd = json.loads(res.text)
44        return jd['text']
45
46    def main(self):
47        while True:
48            sock, addr = self.socket.accept()
49            t=threading.Thread(target=self.tcplink, args=(sock, addr))
50            t.start()
51
52if __name__ == '__main__':
53    cs = ChatServer(port=9999)
54    cs.main()

将服务端程序跑起来，然后运行客户端，看下效果。

至此，我们看到我们机器人已经正常和我们调侃。

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