2025 Python3 网络编程 Socket编程详解

Socket编程

学习Python网络编程有个绕不过的内容就是Socket编程

什么是Socket,什么是TCP通信协议

Socket本义为“插座”在计算机网络术语中翻译为：“套接字”。

套接字如同计算机系统中的插座，不同的插孔可以接入相应的“线路”。这个类似于“插孔”的对象在网络中称为“端口”（Port）。

网络通过IP地址（或者与地址对应的主机名）找到某台计算机，再通过端口号来接入特定功能的网络，完成通信。

TCP是基于连接的传输协议，在使用TCP协议进行通信的时候，服务器一般遵循以下处理流程：

服务端TCP

1. 创建Socket对象
2. 绑定本地计算机上有效的地址和端口
3. 监听客户端的连接请求
4. 接受客户端的连接，并生产一个新的Socket对象。此Socket对象专门用于与客户端之间进行通信。
5. 向客户端发送数据，或者接收从客户端发来的数据
6. 关闭Socket对象，释放资源，通信结束。

客户端TCP

1. 创建Socket对象。
2. 连接服务器。连接的地址与端口就是服务器所绑定的监听端口。
3. 连接建立后，可以向服务器发送数据，或者接收来自服务器的数据
4. 关闭Socket对象，通信结束。

服务端代码

server.py

# 服务端程序
import socket   # 导入socket模块# 服务器地址信息
addr_info = ('127.0.0.1', 9999)# 创建socket对象 1. 创建Socket对象
sv = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,socket.IPPROTO_TCP
)# 绑定地址信息 2. 绑定本地计算机上有效的地址和端口
sv.bind(addr_info)
# 监听客户端的连接 3. 监听客户端的连接请求
sv.listen()
print('服务器启动成功')
# 4. 接受客户端的连接，并生产一个新的Socket对象。此Socket对象专门用于与客户端之间进行通信。
client, addr = sv.accept()# 5. 向客户端发送数据，或者接收从客户端发来的数据
while True:data = client.recv(1024)if not data:breakmsg = bytes(data).decode()print(f'Client: {msg}')#6. 关闭Socket对象，释放资源，通信结束。
client.close()
sv.close()

accept() 方法返回两个对象。
一个Socket对象，用于与客户端进行通信。
一个地址对象，包含客户端的IP地址和端口号（元组对象）。

必须先调用bind方法绑定本地端口，再调用listen方法进行监听，然后才能调用accpet()方法接收连接。

调用 recv 方法读取客户端发来的数据

客户端代码

client.py

# 客户端程序
import socket# 服务器地址信息
sv_addr = ('127.0.0.1', 9999)# 创建socket对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,socket.IPPROTO_TCP
)# 连接服务器
sk.connect(sv_addr)# 发送消息
input_msg = input('请输入消息：')
# 对文本进行编码
data = input_msg.encode()
# 发送数据
sk.send(data)
# 关闭对象
sk.close()

UDP通信

UDP（User Datagram Protocol）翻译为“用户数据报协议”，提供简单的不可靠数据传输服务，其特点是通信之前不需要建立连接。

服务端UDP

处理流程

1. 创建Socket对象。调用socket类的构造函数时，type参数需要指定为SOCK_DGRAM，proto参数可以设定为IPPROTO_UDP(可选)
2. 调用bind方法绑定一个本地地址和端口。
3. 调用recvfrom方法接收来自客户端的数据
4. 关闭Socket对象

UDP客户端的处理流程

1. 创建Socket对象
2. 调用sendto方法直接向服务器发送数据
3. 关闭Socket对象

TCPServer与UDPServer

创建服务器对象（TCPServer或UDPServer）后，调用serve_forever方法启动一个循环事件，可以不断地接收来自客户端的请求，直到shutdown方法调用才会退出。

服务器对象在案例化时需要提供 RequestHandlerClass 参数，此参数的类型为BaseRequestHandler的派生类。开发者可以从BaseRequestHandler类派生，然后重写handle方法来接收来自客户端的数据，或者向客户端发送数据。

Python标准库内置了两个BaseRequestHandler的子类，开发者可以直接从这两个类派生。StreamRequestHandler 类用于TCP协议，DatagramRequestHandler 类用于UDP协议。

服务端

import socket,socketserverclass custUDPRequestHandler(socketserver.BaseRequestHandler):def handle(self):# request 属性包含两个元素：# 第一个是接收的数据# 第二个是与客户端相关的 socket 对象data = self.request[0]# 获取客户端地址cl_addr = self.client_address[0]print(f'来自 {cl_addr} 的消息：')# decode方法默认使用UTF-8编码print(data.decode() + '\n')# 声明服务器所使用的本地地址与端口。
sv_addr = ('',18600)
# 实例化UDPServer类，并调用serve_forever方法循环接收消息。
with socketserver.UDPServer(sv_addr,custUDPRequestHandler) as server:server.serve_forever()

客户端

import socketaddr=('127.0.0.1',18600)client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM
)while True:data = input("请输入：")if not data:breakclient.sendto(bytes(data, 'utf-8'), addr)

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