python 网络编程：socket
在学习socket之前，我们先复习下相关的网络知识。
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应用层 表示层 会话层 |
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主机到主机层(TCP)(又称传输层) |
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网络层(IP)(又称互联层) |
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物理层 |
python网络编程
socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，对于文件用【打开】【读写】【关闭】模式来操作。socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）
socket和file的区别：
- file模块是针对某个指定文件进行【打开】【读写】【关闭】
- socket模块是针对 服务器端 和 客户端Socket 进行【打开】【读写】【关闭】，典型的C/S架构。下面是socket简单的传输模式：
来通过一个简单的例子理解下socket通信程序：
#!/use/bin/env python #_*_ coding:utf_8 _*_ import socket ip_port=('127.0.0.1',9000) s=socket.socket() #创建socket对象 s.connect(ip_port) #建立连接 s.send(bytes('hello!',encoding='utf-8')) #发送数据,必须是字节格式 serv_data=s.recv(1024) #从服务端接收数据，recv(1024)定义每次可以接收多少 print(serv_data) #打印输出 s.close()
#!/use/bin/env python #_*_ coding:utf_8 _*_ import socket ip_addr=('127.0.0.1',9000) r=socket.socket() r.bind(ip_addr) r.listen(5) #最大连接数 while True: #通常每个套接字地址(协议/网络地址/端口)只允许使用一次。将其放在循环中，每次回话完成后即关闭 conn,recv=r.accept() #conn代表本次连接所建立的管道 client_data=conn.recv(1024) #获取客户端发送来的数据 print(client_data) conn.send(bytes('hello,client',encoding='utf-8')) conn.close()
进行socket编程，必须写两个py文件，一个服务端，一个客户端。但是有两点必须强调：
1. python3以后，socket传递的都是bytes类型的数据，string需要先转换一下，string.encode()即可；
另一端接收到的bytes数据想转换成string，只要bytes.decode()一下就可以。
2. 在正常通信时，accept和recv方法是阻塞的，程序会暂停在那，一直等到有数据过来。
方法分析
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0) 实例化socket类的一个对象
参数一：地址簇
socket.AF_INET IPv4（默认）
socket.AF_INET6 IPv6
socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信
参数二：类型
socket.SOCK_STREAM 流式socket , for TCP （默认）
socket.SOCK_DGRAM 数据报式socket , for UDP
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_RDM 是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。
socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务
参数三：协议
0 （默认）与特定的地址家族相关的协议,如果是 0 ，则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议
下面是一个UDP协议的例子，注意其中没有accept和connect的概念。
# 服务端 import socket ip_port = ('127.0.0.1',9999) sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0) sk.bind(ip_port) while True: data = sk.recv(1024) print(data) # 客户端 import socket ip_port = ('127.0.0.1',9999) sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0) while True: inp = input('数据：').strip() if inp == 'exit': break sk.sendto(inp,ip_port) sk.close()
sk.bind(address)
s.bind(address) 将套接字绑定到地址。address地址的格式取决于地址族。在AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址。
sk.listen(backlog)
开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量，也就是除了当前正在和服务器进行通信的连接外，还可以
进入链接池的连接个数。超过这个数的连接将被服务器积极拒绝，无法建立连接。backlog等于5，表示内核已经接到了连接请求，但服务器
还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5,这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列
sk.setblocking(bool)
是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，则报错。socket由阻塞变成非阻塞模式的关键参数！
sk.accept()
接受连接并返回（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是连接客户端的地址。
接收TCP 客户的连接（阻塞式）等待连接的到来
sk.connect(address)
连接到address处的套接字。一般，address的格式为元组（hostname,port）,如果连接出错，返回socket.error错误。
sk.connect_ex(address)
同上，只不过会有返回值，连接成功时返回 0 ，连接失败时候返回编码，例如：10061
sk.close()
关闭套接字
sk.recv(bufsize[,flag])
接受套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
sk.recvfrom(bufsize[.flag])
与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
sk.send(string[,flag])
将string中的数据发送到连接的套接字。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。即：可能未将指定内容全部发送。
sk.sendall(string[,flag])
将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
内部通过递归调用send，将所有内容发送出去。
sk.sendto(string[,flag],address)
将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。该函数主要用于UDP协议。
sk.settimeout(timeout)
设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，
因为它们可能用于连接的操作（如 client 连接最多等待5s ）
sk.getpeername()
返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
sk.getsockname()
返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
sk.fileno()
套接字的文件描述符
SocketServer模块
SocketServer内部使用 IO多路复用 以及 “多线程” 和 “多进程” ，从而实现并发处理多个客户端请求的Socket服务端。即：每个客户端请求连接到服务器时，Socket服务端都会在服务器内创建一个“线程”或者“进 程” 专门负责处理当前客户端的所有请求。
ThreadingTCPServer（多线程）
ThreadingTCPServer实现的Soket服务器内部会为每个client创建一个 “线程”，该线程用来和客户端进行交互。服务器相当于一个总管，在接收连接并创建新的线程后，就撒手不管了，后面的通信就是线程和客户端之间的连接了，理解这一点很重要！
1、ThreadingTCPServer基础
使用ThreadingTCPServer:
- 创建一个继承自 SocketServer.BaseRequestHandler 的类
- 类中必须定义一个名称为 handle 的方法
- 启动ThreadingTCPServer
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- import socketserver class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler): def handle(self): # print self.request,self.client_address,self.server conn = self.request conn.sendall('欢迎致电 10086，请输入1xxx,0转人工服务.') Flag = True while Flag: data = conn.recv(1024) data = str(data, encoding="utf-8") if data == 'exit': Flag = False elif data == '0': conn.sendall(bytes('通过可能会被录音.balabala一大推',encoding="utf-8")) else: conn.sendall(bytes('请重新输入',encoding="utf-8")) if __name__ == '__main__': server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8009),MyServer) server.serve_forever()
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- import socket ip_port = ('127.0.0.1',8009) sk = socket.socket() sk.connect(ip_port) sk.settimeout(5) while True: data = sk.recv(1024) print('receive:',data) inp = input('please input:') sk.sendall(bytes(inp, encoding="utf-8")) if inp == 'exit': break sk.close()
分析一下服务器端的代码，核心要点有这些：
- 连接对象不再是socket模块中的socket.socket()了，而是self.request，这是固定语法，不可变！以后调用send和recv方法都是使用self.request
- handle方法是整个连接的处理核心，一旦它运行结束，整个连接也就断了（但其他的线程和其他的客户端还正常），因此一般在此设置一个无限循环。
- 在server = SocketServer.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8009),MyServer)这个实例化的过程中，必须将自己创建的类，作为参数传递进去
- server.serve_forever()表示该服务器在正常情况下将永远运行
内部调用流程为：
- 启动服务端程序
- 执行 TCPServer.__init__ 方法，创建服务端Socket对象并绑定 IP 和 端口
- 执行 BaseServer.__init__ 方法，将自定义的继承自SocketServer.BaseRequestHandler 的类 MyRequestHandle赋值给self.RequestHandlerClass
- 执行 BaseServer.server_forever 方法，While 循环一直监听是否有客户端请求到达 ...
- 当客户端连接到达服务器
- 执行 ThreadingMixIn.process_request 方法，创建一个 “线程” 用来处理请求
- 执行 ThreadingMixIn.process_request_thread 方法
- 执行 BaseServer.finish_request 方法，执行 self.RequestHandlerClass() 即：执行 自定义 MyRequestHandler 的构造方法（自动调用基类BaseRequestHandler的构造方法，在该构造方法中又会调用 MyRequestHandler的handle方法）
