Python Socket 编程

Socket 基本概念

Socket 是对 TCP/IP 协议族的一种封装，是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层。从设计模式的角度看来，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。

Socket 还可以认为是一种网络间不同计算机上的进程通信的一种方法，利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以唯一标识网络中的进程，网络中的进程通信可以利用这个标志与其它进程进行交互。

Socket 起源于 Unix ，Unix/Linux 基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用打开(open) -–> 读写(write/read) -–> 关闭(close)模式来进行操作。因此 Socket 也被处理为一种特殊的文件。

Socket 编程思想

TCP 服务器
1、创建套接字，绑定套接字到本地IP与端口

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)s.bind()

2、开始监听链接

s.listen()

3、进入循环，不断接受客户端的链接请求

While True:    s.accept()

4、接收客户端传来的数据，并且发送给对方发送数据

s.sendall()

5、传输完毕后，关闭套接字

s.close()

TCP 客户端
1、创建套接字并链接至远端地址

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)s.connect()

2、链接后发送数据和接收数据

s.sendall()s.recv()

3、传输完毕后，关闭套接字

Socket 编程原理图

Socket 编程实践之服务器端代码

#!usr/bin/python#coding:utf-8import socketHOST = '127.0.0.1'PORT = 8001s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)s.bind((HOST, PORT))s.listen()print("The Server is listening %s:%s"%(HOST,PORT))while True:#无限循环等待用户连接    conn,addr = s.accept()    print("connected by ",addr)    while True:#无限循环接收用户消息        data = conn.recv(1024)        print("client>",data.decode())        msg = 'Server have received your msg'        conn.send(msg.encode())    conn.close()

Socket 编程实践之客户端代码

#!usr/bin/python# coding:utf-8import socketHOST = '127.0.0.1'PORT = 8001s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)s.connect((HOST,PORT))while True:    msg = input("please you msg:")    s.send(msg.encode())    data = s.recv(1024)    print(data.decode())

要点

• pyhton3中，数据在网络中传输时，因采用byte类型传输，需data.enconde()，传输接收后转化deconde()
  如图：

• 发送数据后，数据被分组发送需要，让接收端sleep()后接受，可全部接受数据
• 服务器需要两层循环

附录

Python 提供了两个基本的 socket 模块：

•  Socket  它提供了标准的BSD Socket API。
•  SocketServer  它提供了服务器重心，可以简化网络服务器的开发。

下面讲解下 Socket模块功能

Socket 类型

套接字格式：socket(family, type[,protocal]) 使用给定的套接族，套接字类型，协议编号（默认为0）来创建套接字

socket 类型 描述 socket.AF_UNIX 用于同一台机器上的进程通信（既本机通信） socket.AF_INET 用于服务器与服务器之间的网络通信 socket.AF_INET6 基于IPV6方式的服务器与服务器之间的网络通信 socket.SOCK_STREAM 基于TCP的流式socket通信 socket.SOCK_DGRAM 基于UDP的数据报式socket通信 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：

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

创建UDP Socket：

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

Socket 函数

• TCP发送数据时，已建立好TCP链接，所以不需要指定地址，而UDP是面向无连接的，每次发送都需要指定发送给谁。
• 服务器与客户端不能直接发送列表，元素，字典等带有数据类型的格式，发送的内容必须是字符串数据。

服务器端 Socket 函数

Socket 函数 描述 s.bind(address) 将套接字绑定到地址，在AF_INET下，以tuple(host, port)的方式传入，如s.bind((host, port)) s.listen(backlog) 开始监听TCP传入连接，backlog指定在拒绝链接前，操作系统可以挂起的最大连接数，该值最少为1，大部分应用程序设为5就够用了 s.accpet() 接受TCP链接并返回（conn, address），其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据，address是链接客户端的地址。

客户端 Socket 函数

Socket 函数 描述 s.connect(address) 链接到address处的套接字，一般address的格式为tuple(host, port)，如果链接出错，则返回socket.error错误 s.connect_ex(address) 功能与s.connect(address)相同，但成功返回0，失败返回errno的值

公共 Socket 函数

Socket 函数 描述 s.recv(bufsize[, flag]) 接受TCP套接字的数据，数据以字符串形式返回，buffsize指定要接受的最大数据量，flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略 s.send(string[, flag]) 发送TCP数据，将字符串中的数据发送到链接的套接字，返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小 s.sendall(string[, flag]) 完整发送TCP数据，将字符串中的数据发送到链接的套接字，但在返回之前尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常 s.recvfrom(bufsize[, flag]) 接受UDP套接字的数据u，与recv()类似，但返回值是tuple(data, address)。其中data是包含接受数据的字符串，address是发送数据的套接字地址 s.sendto(string[, flag], address) 发送UDP数据，将数据发送到套接字，address形式为tuple(ipaddr, port)，指定远程地址发送，返回值是发送的字节数 s.close() 关闭套接字 s.getpeername() 返回套接字的远程地址，返回值通常是一个tuple(ipaddr, port) s.getsockname() 返回套接字自己的地址，返回值通常是一个tuple(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时间，timeout是一个浮点数，单位是秒，值为None则表示永远不会超时。一般超时期应在刚创建套接字时设置，因为他们可能用于连接的操作，如s.connect() s.gettimeout() 返回当前超时值，单位是秒，如果没有设置超时则返回None s.fileno() 返回套接字的文件描述 s.setblocking(flag) 如果flag为0，则将套接字设置为非阻塞模式，否则将套接字设置为阻塞模式（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的文件