听首歌的时间，简单复习下 python 网络编程之 socket，美不美？滚雪球学python第4季14篇

Posted 2021-10-20 梦想橡皮擦

在 python 中有两个不同层级的网络编程API，分别如下所示：

• 基于 socket 的网络编程，较低层，采用 TCP/UDP 协议；
• 基于 url 的网络编程，较高层，采用HTTP/HTTPS协议。

如果想要系统的研究网络知识，需要掌握的知识包括网络结构，TCP/IP协议，IP地址，端口等相关信息，这些肯定不是咱们滚雪球第四季的相关内容，作为扩展知识，可以自行研究。

TCP与UDP Socket 网络编程

TCP/IP协议的传输层存在两种协议：

• TCP：传输控制协议，该协议面向连接，比较可靠，连接一旦建立，一直占用；
• UDP：用户数据报协议，无连接状态，可能丢包，但是传输快，实时性高。

接下来我们就从这两个协议入手，学习网络编程。

python 中是通过 socket 模块实现相关数据交换的，其中 Socket 成为套接字，程序通过套接字向网络发出请求和响应网络请求，从而使主机之间可以通信。

TCP Socket 服务器
TCP 是基于连接的，必须启动服务器，然后再启动客户端去连接服务器。

在 python 中通过 socket.socket 方法去创建套接字，方法原型如下：

socket.socket([family[, type[, proto]]])

• family：套接字家族，默认是 socket.AF_INET(IPv4协议)；
• type：套接字类型，面向连接为 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议），面向非连接 SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）；
• proto：一般使用默认值 0。

同步先学习一下 socket 中的常用方法。

开发一个服务器可用下述方法

• sk.bind(address)：将套接字绑定到地址，该地址受 family 参数影响，使用 AF_INET 协议，应该以元组 (host,port) 的形式提供地址；
• sk.listen(backlog)：开启监听，backlog 指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量；
• sk.accept()：等待客户端连接，连接成功返回元组对象 (conn,address) ，其中 conn 是 socket 对象，可以接收或发送数据，address 是客户端地址；

开发一个客户端可用下述方法

• sk.connect(address)：连接服务器套接字，address 格式为元组 (hostname,port)；

服务器和客户端通用的方法

• sk.close()：关闭套接字；
• sk.recv(bufsize[,flag])：接收套接字数据，数据为字符串形式，bufsize 表示最多可接收的数量；
• sk.send(bytes)：将 bytes 中的数据发送到远程连接的 Socket；
• sk.sendall(bytes)：将 bytes 中的数据连续发送到远程；
• sk.settimeout(timeout)：设置套接字超时时间，单位是秒；

接下来通过代码案例，展示以上方法的应用：

server 服务器端

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(('127.0.0.1', 8080))  # 把地址绑定到套接字

s.listen(10)
while True:
    conn, addr = s.accept()  # 等待接收客户端连接
    data = conn.recv(1024)  # 最多接收 1K 的数据
    print(data.decode())
    conn.close()
s.close()

server 客户端

import socket

s = socket.socket()  # 全部使用默认值
s.connect(("127.0.0.1", 8080))  # 连接服务器
s.send(b"hello ca")  # 发送数据
s.close()

该案例运行时先运行服务器端，等待客户端连接，然后运行客户端，即可向服务器端发送数据，此时服务器端会出现客户端发送的数据。

UDP Socket 服务器
UDP Socket 编程比 TCP Socket 编程简单，因为 UDP 无连接协议，所以监听端口和等待连接操作都不需要。

创建 UDP Socket 套接字

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(("127.0.0.1",8080))

发送和接收数据的方法如下：

• s.recvfrom(buffsize)：接收数据；
• s.sendto(bytes,address)：发送数据。

基于上述函数，对服务器端代码进行改写：

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(('127.0.0.1', 8080))  # 把地址绑定到套接字

while True:
    data, client_addr = s.recvfrom(1024)  # 最多接收 1K 的数据
    print(data.decode())
    s.sendto("你好{}".format(client_addr).encode())
s.close()

在 while 循环中，直接接收数据，同时向客户端发送数据。

客户端代码修改为：

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(('127.0.0.1', 8080))  # 把地址绑定到套接字

while True:
    data, client_addr = s.recvfrom(1024)  # 最多接收 1K 的数据
    print(data.decode())
    s.sendto("你好{}".format(client_addr).encode(),client_addr)
s.close()

一般情况下学习到这里，都会开启一个简易版聊天室的开发，不过现实意义不大，故不再罗列代码。

Python Internet 协议模块

python 中与网络相关的模块清单如下：

• urllib.request：打开 HTTP URL；
• urllib.response：为网址请求创建响应对象；
• urllib.parse：统一资源定位符（URL）字符串；
• ftplib：实现 FTP 协议的客户端。可以使用它来编写执行各种自动 FTP 作业，例如镜像其它 FTP 服务器；
• poplib：此模块定义了 POP3 类，该类封装了与 POP3 服务器的连接以从电子邮件服务器读取消息；
• imaplib：此模块定义了3 个类，即 IMAP4，IMAP4_SSL 和 IMAP4_stream，它们封装了与 IMAP4 服务器的连接以读取电子邮件；
• smtplib：smtplib 模块定义了一个 SMTP 客户端会话对象，该对象可用于通过 SMTP Listener 守护程序将邮件发送到任何Internet计算机；
• telnet：此模块提供 Telnet 类，该类实现 Telnet 协议以访问远程服务器。

以上内容可以在右侧地址 https://docs.python.org/zh-cn/3/library/internet.html，进行深入学习。