Python之Socket编程: 轻松连接你的应用程序
前言
什么是Socket?
Python 的 Socket 模块提供了一个标准的接口，可以让你使用网络连接来通信。
Socket 是一种网络通信技术，它提供了一个通用的接口来连接不同类型的网络，例如互联网、局域网和本地环回地址。你可以使用 Python 的 Socket 模块来创建客户端和服务器程序，以便在它们之间进行通信
什么是套接字?
套接字是用于在两台计算机之间进行网络通信的抽象层。它可以被看作是一个端口，可以用来连接不同计算机上的程序
套接字可以用于两台计算机之间的网络通信，也可以用于在同一台计算机上的程序之间进行通信。它们由两个部分组成：一个是地址，另一个是端口号。地址用来标识主机的网络位置，端口号用来标识运行在主机上的特定服务
常见的网络协议，如 TCP 和 UDP，都使用套接字来进行通信。套接字可以使用不同的协议来进行通信，比如 TCP 套接字和 UDP 套接字
套接字在多种编程语言中都有支持，例如 C，C++，Java 和 Python
Socket的类型
Socket 可以分为两种类型：流式 Socket 和数据报式 Socket。
- 流式 Socket 是为了传输字节流而设计的，适用于传输大量数据，例如文件传输。
- 数据报式 Socket 是为了传输数据包而设计的，适用于传输少量数据，例如 DNS 查询
Socket的通讯流程
Socket 通信包括服务端和客户端两个角色。
服务端通过调用 socket 函数创建 Socket，并调用 bind、listen 和 accept 函数监听连接请求。客户端通过调用 socket 函数创建 Socket，并调用 connect 函数连接服务端
当连接建立后，服务端和客户端就可以通过 send 和 recv 函数进行通信了。
同时, Socket 还支持设置选项，例如设置超时时间、关闭延迟等
Socket异常处理
在 Python 中使用 socket 模块时，如果发生异常，会抛出一个异常对象。常见的 socket 异常包括如下:
ConnectionRefusedError：连接被服务器拒绝。ConnectionResetError：连接被服务器重置。timeout：操作超时。OSError：操作系统错误。
如下代码所示, 为了处理 socket 异常，需要使用 try-except 语句
import socket
try:
# 创建 socket 对象
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接服务器
s.connect(('www.example.com', 80))
except ConnectionRefusedError:
# 处理连接被拒绝的情况
print("Connection refused by the server")
except timeout:
# 处理超时的情况
print("Timed out")
except OSError:
# 处理操作系统错误的情况
print("OS error")
在上面的代码中，我们尝试连接到给定的服务器，如果连接被拒绝，则会抛出 ConnectionRefusedError 异常；如果操作超时，则会抛出 timeout 异常；如果发生操作系统错误，则会抛出 OSError 异常。
Socket模块函数
创建Socket对象
在 Python 中，你可以使用 socket 模块中的 socket() 函数来创建一个 Socket 对象。
例如，下面是一段代码，用于创建一个 Socket 对象
import socket
# 创建 Socket 对象
sock = socket.socket()
# 这里可以做一些其他操作，例如绑定地址和端口，设置选项等
# ...
例如下面的代码, Socket.socket() 函数调用创建了一个 socket 对象，该对象使用两个参数初始化：
- socket.AF_INET：这表示使用 IPv4 协议。
- socket.SOCK_STREAM：这表示使用 TCP 协议
因此，这段代码创建的套接字是一个使用 IPv4 协议和 TCP 协议的网络套接字
import socket
#使用Python的socket模块来创建套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
Socket对象常用方法
| Socket模块方法 | 描述 |
|---|---|
sock.bind() |
绑定一个地址和端口号到 Socket 对象上 |
sock.listen() |
监听来自客户端的连接 |
sock.accept() |
接收客户端的连接 |
sock.connect() |
连接到服务器 |
sock.send() |
发送数据到服务器 |
sock.recv() |
从服务器接收数据 |
sock.close() |
关闭Socket对象 |
关闭Socket对象
关闭Socket对象除了使用sock.close(), 还有一种常见的方法是使用 Python 的上下文管理器，这样就不用手动关闭 socket 对象
在下面的代码中，当执行完 with 语句块中的代码时，socket 对象会自动关闭。这种方法通常比手动关闭 socket 对象更方便。
另外，还有一点需要注意：在处理 socket 异常时，通常需要考虑关闭 socket 对象。否则可能会导致资源泄露
import socket
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
# 连接服务器
s.connect(('www.example.com', 80))
# 在这里使用 socket 对象
# 在这里 socket 对象已经自动关闭
一个简单的Socket实例
客户端代码
import socket
# 创建 socket 对象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 获取本地主机名
host = socket.gethostname()
port = 12345
# 连接服务，指定主机和端口
client_socket.connect((host, port))
# 接收小于 1024 字节的数据
msg = client_socket.recv(1024)
# 关闭Socket对象
client_socket.close()
# 输出:对服务端发来的消息进行utf-8解码后的内容
print(msg.decode('utf-8'))
服务端代码
import socket
# 创建 socket 对象
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 获取本地主机名
host = socket.gethostname()
port = 12345
# 绑定端口
server_socket.bind((host, port))
# 设置最大连接数，超过后排队
server_socket.listen(5)
while True:
# 建立客户端连接
client_socket, addr = server_socket.accept()
print("连接地址: %s" % str(addr))
# 对发送数据进行utf-8编码
msg = "Hello World"
client_socket.send(msg.encode('utf-8'))
# 关闭Socket对象
client_socket.close()
运行测试
先运行服务端代码, 再运行客户端代码, 随后在客户端界面接受到服务端发来的"Hello World"
