Python之路--Python基础9--Socket编程

Posted 2020-11-08 tuyereiot

一、socket介绍

　　Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

 

二、套接字工作流程

 　　一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理。

 

　　先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。

 

三、Socket模块函数的用法

服务端套接字函数：

　　s.bind()绑定(主机,端口号)到套接字
　　s.listen()开始TCP监听
　　s.accept()被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字函数
　　s.connect()主动初始化TCP服务器连接
　　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

公共用途的套接字函数
　　s.recv() 接收TCP数据
　　s.send() 发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
　　s.sendall() 发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
　　s.recvfrom() 接收UDP数据
　　s.sendto() 发送UDP数据
　　s.getpeername() 连接到当前套接字的远端的地址
　　s.getsockname() 当前套接字的地址
　　s.getsockopt() 返回指定套接字的参数
　　s.setsockopt() 设置指定套接字的参数
　　s.close() 关闭套接字

面向锁的套接字方法
　　s.setblocking() 设置套接字的阻塞与非阻塞模式
　　s.settimeout() 设置阻塞套接字操作的超时时间
　　s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字的函数
　　s.fileno() 套接字的文件描述符
　　s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件

 

四、基于TCP的套接字

tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端。

#TCP服务端

ss = socket()  #创建服务器套接字
ss.bind()      #把地址绑定到套接字
ss.listen()    #监听链接
inf_loop:      #服务器无限循环
    cs = ss.accept()   #接受客户端链接
    comm_loop:         #通讯循环
        cs.recv()/cs.send() #对话(接收与发送)
    cs.close()    #关闭客户端套接字
ss.close()        #关闭服务器套接字(可选)

#TCP客户端

cs = socket()     # 创建客户套接字
cs.connect()      # 尝试连接服务器
comm_loop:        # 通讯循环
    cs.send()/cs.recv()    # 对话(发送/接收)
cs.close()                 # 关闭客户套接字

 

栗子：socket通信流程与打电话流程类似，我们就以打电话为例来实现一个low版的套接字通信：

#服务端

#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = ‘YL‘

import socket

ip_port=(‘127.0.0.1‘,9000)  #电话卡
BUFSIZE=1024                #收发消息的尺寸

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
s.bind(ip_port) #手机插卡
s.listen(5)     #手机待机

conn,addr=s.accept()            #手机接电话
# print(conn)
# print(addr)
print(‘接到来自%s的电话‘ %addr[0])

msg=conn.recv(BUFSIZE)          #听消息,听话
print(msg,type(msg))

conn.send(msg.upper())          #发消息,说话

conn.close()                    #挂电话

s.close()                       #手机关机

#客户端

#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = ‘YL‘

import socket
ip_port=(‘127.0.0.1‘,9000)
BUFSIZE=1024
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

s.connect_ex(ip_port)                           #拨电话

s.send(‘LHF nb‘.encode(‘utf-8‘))                #发消息,说话(只能发送字节类型)

feedback=s.recv(BUFSIZE)                        #收消息,听话
print(feedback.decode(‘utf-8‘))

s.close()                                       #挂电话

 

加上链接循环与通信循环（持续通话）

#服务端
import socket

phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)   #买手机
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) #就是它，在bind前加
phone.bind(("127.0.0.1", 8080))                             #插入手机卡

phone.listen(5)                                             #开机

while True:      #链接循环
    conn, addr = phone.accept()                             #接电话
    print("client :", addr)

    while True:  #通讯循环
        try:
            data = conn.recv(1024)                          #收消息
            if not data:
                break             #针对linux,客户端断开链接的异常处理
            print("from client msg: %s" % data)
            conn.send(data.upper())                         #发消息
        except Exception:
            break
    conn.close()                                            #挂电话
phone.close()                                               #关机

#客户端

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

client.connect(("127.0.0.1", 8080)) #拨通电话

while True:
    msg = input(">>>: ")
    client.send(msg.encode("utf-8"))

    data = client.recv(1024)
    print(data)

client.close()

 

五、基于UDP的套接字

udp是无链接的，先启动哪一端都不会报错。

#UDP服务端

ss = socket()   #创建一个服务器的套接字
ss.bind()       #绑定服务器套接字
inf_loop:       #服务器无限循环
    cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话(接收与发送)
ss.close()                         # 关闭服务器套接字

 

 

#UDP客户端

cs = socket()   # 创建客户套接字
comm_loop:      # 通讯循环
    cs.sendto()/cs.recvfrom()   # 对话(发送/接收)
cs.close()                      # 关闭客户套接字

 

 

 

栗子：udp套接字简单示例

#_*_coding:utf-8_*_

import socket
ip_port=(‘127.0.0.1‘,9000)
BUFSIZE=1024
udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

udp_server_client.bind(ip_port)

while True:
    msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print(msg,addr)

    udp_server_client.sendto(msg.upper(),addr)