python之socket网络编程

引言

在互联网时代，网络编程已经成为开发人员必备的技能之一。无论是Web开发、实时通信还是分布式计算，都离不开网络编程的支持。Python提供的socket模块为我们提供了简洁而强大的接口，可以轻松实现客户端和服务器之间的通信。

• Socket编程是网络编程的重要部分，主要用于在不同计算机之间进行通信。Python提供了一个非常强大的socket库，使得网络编程变得简单和灵活。本篇博文将详细介绍Python的socket编程，包括基础概念、核心组件、常用功能，并附上一个综合的示例及其运行结果。

什么是socket

• Socket是网络通信的端点，它允许不同的计算机之间进行数据交换。在 Python 中，socket是通过 socket模块来实现的。Socket的通信过程主要包括创建 socket对象、绑定地址、监听连接、发送和接收数据等步骤。

socket套接字类型

在 Python 中，socket类型主要有以下几种：

• 流式套接字stream (SOCK_STREAM)：提供面向连接的、可靠的字节流服务。常用于TCP协议。
• 数据报套接字dgram (SOCK_DGRAM)：提供无连接的、不可靠的数据报服务。常用于UDP协议。

TCP和UDP

• TCP (Transmission Control Protocol)：面向连接的、可靠的协议，适用于需要保证数据准确传输的场景。
• UDP (User Datagram Protocol)：无连接的、不可靠的协议，适用于需要快速传输数据但不要求数据准确到达的场景。

socket服务端核心组件

1.创建socket对象

使用socket.socket()函数可以创建一个 socket对象。该函数的两个参数分别指定了地址族和套接字类型。

import socket#创建名为server的一个socket对象
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

• socket.AF_INET：表示使用IPv4地址。
• socket.SOCK_STREAM：表示套接字类型为流式套接字，即TCP。

2.绑定地址和端口

服务端需要绑定一个 IP地址和端口号，使得客户端可以找到并连接到服务器。

• 使用对象名.bind()进行绑定，bind()括号中是一个元组类型的

#绑定ip地址和服务的端口号
server.bind(("127.0.0.1", 10086))

3.监听连接

服务器端需要监听来自客户端的连接请求。

• 使用对象名.listen()函数进行监听，listen()括号中是一个int类型，表示允许连接的最大连接数

#监听的最大连接数是3
server.listen(3)

4.接受连接

服务器端使用 对象名.accept() 函数接受客户端的连接请求。

• 该函数会发生阻塞，直到有客户端连接。
• 如果有客户端连接了，accept()返回2个值，第一个是client的socket对象，第二个是client的ip地址和端口

#通过接受到的客户端连接，来获取client的socket对象，从而获取client发送过来的消息
client_sock, client_address = server.accept()

• client_sock是一个客户端socket对象
• client_address是客户端的地址信息，是一个元组(ip地址, 端口号)

5.接受client端消息client_sock.revc(1024)

• 使用返回的client_sock对象与客户端进行数据交换。可以使用client_sock.recv()方法接收客户端发送的数据，
• recv()能接受的最大字节数为1024个字节，所以recv()括号中填写int类型的数字表示字节数，如果接受的字节数大于1024会发生粘包
• recv()方法在接受数据时会发生阻塞
• recv()会返回一个编码后的数据，所以我们在查看数据的时候，需要进行data.decode("utf-8")进行解码

data = client_sock.recv(1024)
print(data.decode("utf-8"))

6.发送响应给client端

6.1client_sock.send()

• 发送时，需要对数据进行编码，常使用encode("utf-8")对数据进行编码
• send()可能会发送数据的全部或部分。如果缓冲区已满或网络状况不佳，它可能只会发送部分数据。
• send()方法返回一个整数，表示实际发送的字节数

response = "收到了"
byte_number = client_sock.send(response.encode("utf-8"))
print(byte_number)  #此时byte_number值为9，因为一个汉字在utf-8中占3个字节

6.2client_sock.sendall()

• 发送时，需要对数据进行编码，常使用encode("utf-8")对数据进行编码
• 如果由于网络拥塞或其他原因，数据不能立即发送完毕，sendall()会继续尝试发送数据，直到所有数据都发送完毕。

client_sock.sendall("接受到了".encode("utf-8"))

7.关闭client端连接

使用close()函数可以关闭socket连接。

client_sock.close()

8.关闭server端连接

使用close()函数可以关闭socket连接。

server.close()

socket客户端核心组件

1.创建socket对象

使用socket.socket()函数可以创建一个 socket对象。该函数的两个参数分别指定了地址族和套接字类型。

import socket#创建名为client的一个socket对象
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

• socket.AF_INET：表示使用IPv4地址。
• socket.SOCK_STREAM：表示套接字类型为流式套接字，即TCP。

2.连接server端

• client端需要使用 client对象.connect()函数连接到服务端。
• connect()括号中是一个元组类型，第一个参数表示服务端ip，第二个参数表示服务端开发的端口

client.connect(("127.0.0.1", 10086))

3.发送请求给server端

3.1client.send()

• 发送时，需要对数据进行编码，常使用encode("utf-8")对数据进行编码
• send()可能会发送数据的全部或部分。如果缓冲区已满或网络状况不佳，它可能只会发送部分数据。
• send()方法返回一个整数，表示实际发送的字节数

request = "你好服务端"
byte_number = client.send(request.encode("utf-8"))
print(byte_number)  #此时byte_number值为15，因为一个汉字在utf-8中占3个字节

3.2client.sendall()

• 发送时，需要对数据进行编码，常使用encode("utf-8")对数据进行编码
• 如果由于网络拥塞或其他原因，数据不能立即发送完毕，sendall()会继续尝试发送数据，直到所有数据都发送完毕。

client.sendall("你好服务端".encode("utf-8"))

4.接受server端响应client.revc(1024)

• 使用client对象，可以使用client.recv(1024)方法接收server端响应的数据，
• recv()能接受的最大字节数为1024个字节，所以recv()括号中填写int类型的数字表示字节数，如果接受的字节数大于1024会发生粘包
• recv()方法在接受数据时会发生阻塞
• recv()会返回一个编码后的数据，所以我们在查看数据的时候，需要进行data.decode("utf-8")进行解码

data = client.recv(1024)
print(data.decode("utf-8"))

5.关闭client端连接

使用close()函数可以关闭socket连接。

client.close()

示例

server端

import socketclass TCPSERVER:def __init__(self, ip, port):self.ip = ipself.port = portself.number = 5  #设置服务端监听个数def serverTCP(self):server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  #tcpserver.bind((self.ip, self.port))server.listen(self.number)client_sock, client_address = server.accept()while True:try:   #tcp中不允许client先关机，如果先关机，服务端会报错，所以这里使用try异常捕获# 接受client消息data = client_sock.recv(1024)print(data.decode("utf-8"))# 响应clientclient_sock.sendall("响应：".encode("utf-8")+data)except ConnectionAbortedError:breakclient_sock.close()server.close()if __name__ == '__main__':s = TCPSERVER("127.0.0.1", 10080)s.serverTCP()

client端

import socketclass TCPCLIENT:def __init__(self, ip, port):self.server_ip = ipself.server_port = portdef clientTCP(self):client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #tcpclient.connect((self.server_ip, self.server_port))while True:msg = input(">>(quit退出):").strip()if not msg:  #tcp不能发送空白消息continueif msg == "quit":break# client端发送数据client.sendall(msg.encode("utf-8"))# client端接受响应data = client.recv(1024)print(data.decode("utf-8"))client.close()if __name__ == '__main__':c = TCPCLIENT("127.0.0.1", 10080)c.clientTCP()

测试

必须先启动server端，再启动client端