Python socket

Posted 2020-10-21 范少坤的博客

Python的网络编程主要支持两种网络协议：TCP和UDP。这两种协议都通过叫Socket的编程抽象进行处理。Socket起源于Unix，是类似于文件的存在，可以像文件一样进行I/O、打开、关闭等操作，最主要的是它可以实现网络上不同主机的进程间通信，所以基本上Socket是任何一种网络通讯中最基础的内容。

Python中建立一个套接字很简单：

1 2	import socket s = socket.socket(family, type)

地址族

family为地址族，该族指定要使用的网络协议，主要使用的有：

• AF_INET：IPv4协议(TCP，UDP)
• AF_INET6：IPv6协议(TCP，UDP)
• AF_UNIX：UNIX域协议，用于同一台机器的进程间通讯

套接字类型

type为套接字类型，指定给定的协议组中使用的通信类型：

• SOCK_STREAM：用于TCP
• SOCK_DGRAM：用于UDP

TCP和UDP都是基于Client/Server的编程模型，所以Socket编程也分为客户端和服务器端，以TCP为例：

TCP客户端编程

要获取远程主机的ip地址，可以使用socket标准库提供的gethostbyname()方法：

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>>> import socket >>> socket.gethostbyname(‘www.baidu.com‘) ‘115.239.211.112‘

socket套接字实例s可用于客户端的方法有以下几个：

• s.connect(addr)：连接服务器端套接字。addr格式取决于地址族，对于IPv4来说，是一个包含ip地址与端口的元组，(host, port)。连接失败会报socket.error错误。
• s.sendall(string)：尝试发送所有数据，成功则返回None，失败则报异常。
• s.recv(bufsize)：接收数据，bufsize指定接收的最大数据量。
• s.close()：关闭套接字

OK，现在可以用socket向远程主机发送一个HTTP GET请求了：

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# -*- coding: utf-8 -*- import socket   s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #建立套接字 host = ‘www.baidu.com‘ port = 80 ip = socket.gethostbyname(host)  #获取ip s.connect((ip, port))  #建立连接 message = ‘GET / HTTP/1.1\r\n\r\n‘ s.sendall(message)  #发送GET请求 r = s.recv(4096)    #接收数据 print r s.close()    #关闭套接字

返回：

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HTTP/1.1 302 Moved Temporarily Date: Wed, 10 Jan 2018 18:56:45 GMT Content-Type: text/html Content-Length: 225 Connection: Keep-Alive Location: http://www.baidu.com/search/error.html Server: BWS/1.1 X-UA-Compatible: IE=Edge,chrome=1 BDPAGETYPE: 3 Set-Cookie: BDSVRTM=0; path=/

下面我们可以实现自己的服务器。

TCP服务器端编程

Socket实例与服务器端编程有关的方法有以下几个：

• s.bind(addr)：addr也是(host, port)形式的元组，将套接字绑定到特定的地址和端口上。空字符串表示任意地址，‘broadcast‘可以用做发送广播信息。
• s.listen(backlog)：开始监听连接，backlog为最大挂起连接次数。
• s.accept：返回元组(conn，addr)，conn为新的套接字，可以用来发送和接收数据。addr是客户端的套接字地址。
• s.recv()、s.sendall()和s.close()与客户端同。

现在写一个将客户端发送来的信息发送回去的服务器：

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# -*- coding: utf-8 -*- import socket import sys    HOST = ‘‘   PORT = 8088   s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) s.bind((HOST, PORT)) s.listen(5) print ‘开始监听‘ conn, addr = s.accept() print ‘Connected with ‘ + addr[0] + ‘:‘ + str(addr[1]) data = conn.recv(1024) conn.sendall(data) conn.close() s.close()

运行：

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>>> 开始监听

服务器开始监听连接了。修改一下刚才写的客户端程序：

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# -*- coding: utf-8 -*- import socket   s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) host = ‘localhost‘ port = 8088 s.connect((host, port))  #建立连接 message = ‘GET / HTTP/1.1\r\n\r\n‘ s.sendall(message)  #发送GET请求 r = s.recv(4096)    #接收数据 print r s.close()    #关闭套接字

运行，连接本地的服务器，服务器端输出：

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>>> 开始监听 Connected with 127.0.0.1:60933

连接成功。客户端输出：

1 2	>>> GET / HTTP/1.1

发送的消息被返回了。

这就是一个最简单的服务器了。上述服务器只能处理一次连接，这显然不是我们想看到的，保持一直运行：

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# -*- coding: utf-8 -*- import socket import sys    HOST = ‘‘   PORT = 8088   s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) s.bind((HOST, PORT)) s.listen(5) print ‘开始监听‘ while True:     conn, addr = s.accept()     print ‘Connected with ‘ + addr[0] + ‘:‘ + str(addr[1])     data = conn.recv(1024)     conn.sendall(data)     conn.close() s.close()

现在就可以使用客户端无限连接了：

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>>> 开始监听 Connected with 127.0.0.1:61240 Connected with 127.0.0.1:61242 Connected with 127.0.0.1:61245 Connected with 127.0.0.1:61250

服务器端多线程处理连接

现在服务器端虽然可以处理无限多个连接，但只能一个一个的处理，后面的客户端连接只能等待前面的连接完成才能发送数据。要同时处理多个连接，可以使用多线程。服务器端接收到新的连接后，开启一个线程处理新连接，主线程去建立下一个连接。

服务器端：

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# -*- coding: utf-8 -*- import socket import threading   HOST = ‘‘   PORT = 8088   s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) s.bind((HOST, PORT)) s.listen(5) print ‘开始监听‘   def runThread(conn):     data = conn.recv(1024)     print data     conn.sendall(data)     conn.close()   while True:     conn, addr = s.accept()     print ‘Connected with ‘ + addr[0] + ‘:‘ + str(addr[1])     t = threading.Thread(target=runThread, args=(conn,))     t.daemon = True     t.start()

客户端启动多个连接：

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# -*- coding: utf-8 -*- import socket import time import threading   def run():     s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)     host = ‘localhost‘     port = 8088     s.connect((host, port))     message = ‘GET / HTTP/1.1\r\n\r\n‘     s.sendall(message)     print s.recv(4096)        s.close()                     if __name__ == ‘__main__‘:     for i in xrange(4):         t = threading.Thread(target=run)         t.start()

运行：

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开始监听 Connected with 127.0.0.1:61772 GET / HTTP/1.1   Connected with 127.0.0.1:61773 GET / HTTP/1.1   Connected with 127.0.0.1:61774 GET / HTTP/1.1   Connected with 127.0.0.1:61775 GET / HTTP/1.1

UDP编程

UDP与TCP的不同之处在于UDP是不用建立连接的。

在此需要使用s.recvfrom()与s.sendto()方法，前者与s.recv()相同，但返回(data, addr)的元组，addr为数据发送端的套接字地址，后者发送数据时需要加入要发送的远程地址。

服务器：

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# -*- coding: utf-8 -*- import socket   s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) s.bind((‘‘, 10000)) while True:     data, addr = s.recvfrom(1024)     print ‘接收到%s的连接‘%str(addr)     s.sendto(data, addr)

客户端：

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# -*- coding: utf-8 -*- import socket   s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) s.sendto(‘Hello World‘, (‘localhost‘, 10000)) r, addr = s.recvfrom(1024) print r s.close()

运行：

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>>> 接收到(‘127.0.0.1‘, 64112)的连接 >>> Hello World