python基础-第八篇-8.1初识Socket
socket基础
socket通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。
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
server端
import socket ip_port = ('127.0.0.1',9999) sk = socket.socket() sk.bind(ip_port) sk.listen(5) while True: print 'server waiting...' conn,addr = sk.accept() client_data = conn.recv(1024) print client_data conn.sendall('不要回答,不要回答,不要回答') conn.close()
import socket sk = socket.socket() sk.connect(('127.0.0.1',8001)) sk.sendall(bytes('请求占领宇宙',encoding='utf-8')) server_reply = sk.recv(1024) print(str(server_reply,encoding='utf-8')) sk.close()
WEB服务应用
import socket def handle_request(client): buf = client.recv(1024) client.send(bytes("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n")) client.send(bytes('hello world',encoding='utf-8')) def main(): sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) sock.bind(('localhost',8000)) sock.listen(5) while True: connection,address = sock.accept() handle_request(connection) connection.close() if __name__ == '__main__': main()
更多功能
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0)
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
# 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,(host,port) = sk.recvfrom(1024) print(data,host,port) sk.sendto(bytes('ok', encoding='utf-8'), (host,port)) #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(bytes(inp, encoding='utf-8'),ip_port) data = sk.recvfrom(1024) print(data) 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。
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。
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
实例：模拟10086
#server：
import socket ip_port = ('127.0.0.1',8888) sk = socket.socket() sk.bind(ip_port) sk.listen(5) while True: conn,address = sk.accept() 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) if data == 'exit': Flag = False elif data == '0': conn.sendall('通过可能会被录音.balabala一大推') else: conn.sendall('请重新输入.') conn.close()
#client：
import socket ip_port = ('127.0.0.1',8005) sk = socket.socket() sk.connect(ip_port) sk.settimeout(5) while True: data = sk.recv(1024) print 'receive:',data inp = raw_input('please input:') sk.sendall(inp) if inp == 'exit': break sk.close()
IO多路复用
- 我们知道socket，服务端同时只能处理一个请求
- 而IO多路复用是基于select + socket实现伪并发
- socketserver则是真正的并发操作，基于select/epoll + socket + 多线程
- 原理：可以监听多个文件描述符（文件句柄--socket对象），一旦文件句柄出现变化，即可感知
- server端要实现监听多个端口，怎么实现？答案就是要么客户排队，要么公司多叫几个人或安装几台机器，而IO多路复用是让客户排队实现伪并发
- select实现IO多路复用，执行过程是由系统底层实现的，不是python
- windows只支持select，select有文件描述符的限制--1024个
- select，poll在底层是通过for循环实现的（好比：被动的去询问每个人），epoll则不是，靠的是对象的主动反馈（好比：有人有事主动来找）
- select第二参数可以用于读写分离，或者说是收发分离，r_list负责收，
select方法
Python中有一个select模块，其中提供了：select、poll、epoll三个方法，分别调用系统的 select，poll，epoll 从而实现IO多路复用。
Windows Python：
提供： select
Mac Python：
提供： select
Linux Python：
提供： select、poll、epoll
注意：网络操作、文件操作、终端操作等均属于IO操作，对于windows只支持Socket操作，其他系统支持其他IO操作，但是无法检测 普通文件操作 自动上次读取是否已经变化。
对于select方法：
句柄列表11, 句柄列表22, 句柄列表33 = select.select(句柄序列1, 句柄序列2, 句柄序列3, 超时时间) 参数： 可接受四个参数（前三个必须） 返回值：三个列表 select方法用来监视文件句柄，如果句柄发生变化，则获取该句柄。 1、当 参数1 序列中的句柄发生可读时（accetp和read），则获取发生变化的句柄并添加到 返回值1 序列中 2、当 参数2 序列中含有句柄时，则将该序列中所有的句柄添加到 返回值2 序列中 3、当 参数3 序列中的句柄发生错误时，则将该发生错误的句柄添加到 返回值3 序列中 4、当 超时时间 未设置，则select会一直阻塞，直到监听的句柄发生变化 当 超时时间 ＝ 1时，那么如果监听的句柄均无任何变化，则select会阻塞 1 秒，之后返回三个空列表，如果监听的句柄有变化，则直接执行。
server端
import socket
import select
sk1 = socket.socket()
sk1.bind(('127.0.0.1',8001))
sk1.listen()
inputs = [sk1,]
while True:
r_list,m_list,n_list = select.select(inputs,[],inputs,1)
print(len(inputs),r_list)
#inputs里一旦有变化的对象，就把变化的对象添加到r_list
for sk in r_list:
#如果是服务端的socket对象变化，就是有来连接了
if sk == sk1:
#当有客户连接进来时，把客户端的socket对象加入到监听列表
conn,addr = sk1.accept()
inputs.append(conn)
else:
#有老客户发来消息
try:
bt = sk.recv(1024)
except Exception as ex:
#当退出程序不再发信息时，py3报错--捕获异常
inputs.remove(sk)
else:
s = str(bt, encoding='utf-8')
sk.sendall(bytes(s + '好', encoding='utf-8'))
for i in n_list:
n_list.remove(i)
client端
import socket
sk = socket.socket()
sk.connect(('127.0.0.1',8009))
bt = sk.recv(1024)
print(str(bt,encoding='utf-8'))
while True:
s = input('请输入内容：')
sk.sendall(bytes(s,encoding='utf-8'))
bt = sk.recv(1024)
print(str(bt, encoding='utf-8'))
多端口监听
import socket import select ip_port = ('127.0.0.1',8001) obj1 = socket.socket() obj1.bind(ip_port) obj1.listen() ip_port = ('127.0.0.1',8002) obj2 = socket.socket() obj2.bind(ip_port) obj2.listen() ip_port = ('127.0.0.1',8003) obj3 = socket.socket() obj3.bind(ip_port) obj3.listen() li = [obj1,obj2,obj3,] while True: #[obj1,obj2,obj3,],select内部自动监听obj1，obj2，obj3三个对象，一旦某个句柄发生变化，就加入到第一个列表r_list r_list,w_list,e_list = select.select(li,[],[],1) for sk in r_list: conn,address = sk.accept() conn.sendall(bytes('你好！',encoding='utf-8')) conn.close()
import socket import select ip_port = ('127.0.0.1',8001) sk = socket.socket() sk.bind(ip_port) sk.listen() inputs = [sk,] outputs = [] message_dict = {} while True: r_list,w_list,e_list = select.select(inputs,outputs,inputs,1) print('正在监听的socket对象%d'%len(inputs)) print(r_list) for sk_or_conn in r_list: #每一个连接对象 if sk_or_conn == sk: #表示有新用户连接进来 conn,address = sk_or_conn.accept() inputs.append(conn) message_dict[conn] = [] else: #有老客户发消息了 try: data_bytes = sk_or_conn.recv(1024) except Exception as e: inputs.remove(sk_or_conn) else: data_str = str(data_bytes,encoding='utf-8') message_dict[sk_or_conn].append(data_str) outputs.append((sk_or_conn)) for conn in w_list: recv_str = message_dict[conn][0] del message_dict[conn][0] conn.sendall(bytes(recv_str + '好',encoding='utf-8')) outputs.remove(conn) for sk in e_list: inputs.remove(sk)
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笔者：拍省先生
