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python socket编程

2022-09-20 05:43| 来源: 网络整理| 查看: 265

socket编程 阅读: 47946     评论:3

socket是基于C/S架构的,也就是说进行socket网络编程,通常需要编写两个py文件,一个服务端,一个客户端。

首先,导入Python中的socket模块: import socket

Python中的socket通信逻辑如下图所示(图片来自网络):

image.png-58.5kB

这张逻辑图,是整个socket编程中的重点的重点,你必须将它理解、吃透,然后刻在脑海里,真正成为自己记忆的一部分!很多人说怎么都学不会socket编程,归根到底的原因就是没有“死记硬背”知识点。

在Python中,import socket后,用socket.socket()方法来创建套接字,语法格式如下:

sk = 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。

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)

通过s = socket.socket()方法,我们可以获得一个socket对象s,也就是通常说的获取了一个“套接字”,该对象具有一下方法:

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量。 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() 创建一个与该套接字相关连的文件

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()即可;另一端接收到的bytes数据想转换成字符串,只要bytes.decode()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。

socket编程思路:

服务端:

创建套接字,绑定套接字到本地IP与端口:socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) , s.bind() 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() 接收传来的数据,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,连接服务器地址:socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) , s.connect() 连接后发送数据和接收数据:s.sendall(), s.recv() 传输完毕后,关闭套接字:s.close()

Python的socket编程,通常可分为TCP和UDP编程两种,前者是带连接的可靠传输服务,每次通信都要握手,结束传输也要挥手,数据会被检验,是使用最广的通用模式;后者是不带连接的传输服务,简单粗暴,不加控制和检查的一股脑将数据发送出去的方式,但是传输速度快,通常用于安全和可靠等级不高的业务场景,比如文件下载。

TCP编程

服务器端:

#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- import socket 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...') conn, address = sk.accept() # 等待连接,此处自动阻塞 while True: # 一个死循环,直到客户端发送‘exit’的信号,才关闭连接 client_data = conn.recv(1024).decode() # 接收信息 if client_data == "exit": # 判断是否退出连接 exit("通信结束") print("来自%s的客户端向你发来信息:%s" % (address, client_data)) conn.sendall('服务器已经收到你的信息'.encode()) # 回馈信息给客户端 conn.close() # 关闭连接

客户端:

#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- import socket ip_port = ('127.0.0.1', 9999) s = socket.socket() # 创建套接字 s.connect(ip_port) # 连接服务器 while True: # 通过一个死循环不断接收用户输入,并发送给服务器 inp = input("请输入要发送的信息: ").strip() if not inp: # 防止输入空信息,导致异常退出 continue s.sendall(inp.encode()) if inp == "exit": # 如果输入的是‘exit’,表示断开连接 print("结束通信!") break server_reply = s.recv(1024).decode() print(server_reply) s.close() # 关闭连接

上面这个例子,基本能够展示出socket通信的机制。套接字的创建和关闭,服务器的绑定和监听,客户端的连接,这些都是固定套路,没什么难点。关键之处在于循环内部的收发逻辑,这里才是重点,需要根据你自己的业务需求,正确编写。这个过程中,一定要注意,收发是一一对应的,有发就要有收,并且recv()方法默认是阻塞的。

大家可以在自己的环境中测试上面的例子,并加入更多的内容,不断地进行尝试。然而试过之后,你们会发现,虽然服务器和客户端在一对一的情况下,工作良好,但是,如果有多个客户端同时连接同一个服务器呢?结果可能不太令人满意,因为服务器无法同时对多个客户端提供服务。为什么会这样呢?因为Python的socket模块,默认情况下创建的是单进程单线程,同时只能处理一个连接请求,如果要实现多用户服务,那么需要使用多线程机制。

下面我们使用Python内置的threading模块,配合socket模块创建多线程服务器。客户端的代码不需要修改,可以继续使用。

#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- 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()

启动这个多线程服务器,然后多运行几个客户端,可以很明显地看到,服务器能够同时与多个客户端通信,基本达到我们的目的。

UDP编程:

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。下面是一个简单的例子:

# 服务端 import socket ip_port = ('127.0.0.1', 9999) sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 0) sk.bind(ip_port) while True: data = sk.recv(1024).strip().decode() print(data) if data == "exit": print("客户端主动断开连接!") break sk.close() # 客户端 import socket ip_port = ('127.0.0.1', 9999) sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 0) while True: inp = input('发送的消息:').strip() sk.sendto(inp.encode(), ip_port) if inp == 'exit': break sk.close()  网络编程 socketserver编程  评论总数: 3 点击登录后方可评论 user_image

s.connect()默认也是阻塞的,而且阻塞和超时息息相关

By   用户5888865032    On   2019年5月14日 11:10   回复 user_image

赞!

By   静之2333    On   2019年3月15日 18:02   回复 user_image

最后一行"conn.close() # 关闭连接" 缩进不对,或者循环没有终止

By   一年一月一日一时_45749    On   2018年8月23日 11:21   回复


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