socket基本用法

socket介绍

1、什么是socket

　　socket是应用层与传输层中间的一个软件抽象层，它是一组接口。它把TCP/IP这些复杂的协议统一封装起来

　　这样我们只要知道如何使用socket就好，就已经符合了传输层往下的一大串协议

2、为什么要使用socket

　　如果没有socket而我们写的代码又要让别人能正确解析，就需要一层层往下研究协议，写出符合协议的代码

　　而我们大家传输层往下的代码基本一样，所以把这些代码封装成一个模块，方便大家使用，不用去考虑传输层

　　以下的东西

3、socket发展

　　套接字起源于20世纪70年代，一开始，套接字被设计用在同一台主机上多个应用程序的通讯，这也被称为

　　进程间通讯或者IPC。后来网络发展，又被应用于网络协议上。

　　套接字有两种（或者称为有两个种族）：

　　　　基于文件类型的套接字家族：名字  --> AF_UNIX

　　　　基于网络类型的套接字家族：名字  --> AF_INET被用于ipv4       AF_INET6被用于ipv6

socket用法

# 需要明确的是：

　　关于网络协议和socket相关概念，对于所有编程语言都是一致的，区别仅仅是个编程语言的函数名称不同

1、服务器端

import socket
# 获得socket对象 AF_INET表示基于网络的套接字
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# SOCK_STREAM表示的是TCP协议  SOCK_DGRAM表示的是UDP协议
# 将socket对象绑定ip地址和端口号
sk.bind(('127.0.0.1',8080))     # 参数需要传入一个元组
# 相当于电话的开机 括号里的参数表示可以同时接收5个请求
sk.listen(5)

# 一般服务器都不需要关闭，所以加个while循环
while True:
# 进入监听状态，等待别人链接过来，有两个返回值，一个是对方的socket对象，一个是对方的ip以及端口
    client,addr = sk.accept()
    # 收发消息一般都需要多次循环发送，也加个while循环
    while True:
        try: # 如果对面强行关闭，为了程序不崩，就需要异常处理
            msg = client.recv(1024)    # recv表示接收，括号里是最大接收字节
            if not msg: # 如果接收到的消息是空字符串，就表示对面正常退出，需要打断循环
                break
            # send表示发送数据，发送的数据必须是二进制数据
            client.send('二进制数据'.encode('utf-8'))
        except Exception as e:
            print(e)
            break
    client.close()  # 关闭对面传过来的对象
sk.close()  # 关闭服务器的socket对象

2、客户端

import socket
# 获取socket对象，括号里默认是AF_INET  和 SOCK_STREAM  所以可以不写
sk = socket.socket()
# 链接到服务器端 括号里也是一个元组，包含ip地址以及对方的端口号
sk.connect(('127.0.0.1',8080))      # 自己的端口号系统会随机分配，不需要设置

while True: # 收发信息也需要循环
    try: # 为了防止服务器非正常下线而导致客户端直接崩溃，需要加入异常处理
        cmd = input('>>(q:退出)')
        if cmd == 'q':  # 给客户端一个可以正常退出的方法
            break
        if not cmd: # 如果直接敲回车，那么cmd就是空字符串，TCP协议对此进行优化
            continue    # 正常收发消息过程中，你传入空字符串，它不会帮你发送
        sk.send(cmd.encode('utf-8'))
# 如果上面没有做空判断，输入空会直接跳过send这步，这样客户端和服务器端都处于接收状态，卡住不动
        sk.recv(1024) 
    except Exception as e:
        print(e)
        break
sk.close() # 关闭socket对象

3、基于TCP的socket通讯流程图

socket常见问题

1、端口占用

报错信息

Traceback (most recent call last):
  File "F:/pyprogram/day31/homework/topic2/test.py", line 6, in <module>
    sk.bind(('127.0.0.1',8080))     
OSError: [WinError 10048] 通常每个套接字地址(协议/网络地址/端口)只允许使用一次。

问题发生的原因

　　1.可能是由于你已经启动了服务器程序，却又再次启动了服务器程序，同一个端口不能被多个进程使用导致

　　2.三次握手或四次挥手时，发生了异常导致对方程序已经结束而服务器任然处于time_wait状态导致

　　3.在高并发的场景下，由于连接的客户端太多，也会产生大量处于time_wait状态连接

解决的方案

　　第一种重新选择端口后就可以，或者把之前的占用端口的进程关闭掉

　　第二三种以后再说

2、强行关闭链接

报错信息

Traceback (most recent call last):
  File "F:/pyprogram/day31/part2/客户端.py", line 12, in <module>
    client.send(msg.encode('utf-8'))
ConnectionResetError: [WinError 10054] 远程主机强迫关闭了一个现有的连接。

问题发生的原因

　　当客户端与服务器链接成功后，如果一方没有执行close，而是直接强行终止程序(或是遇到异常被迫终止)

　　都会导致另一方发生问题

　　在windows下，接收数据的一方在recv函数处将抛出异常

解决的方案

　　用try...except语法抓取异常，抓到对方强退异常后并处理

3、客户端正常结束，服务器端无限循环空字符

报错信息

　　不会产生报错信息，但是服务器端会一直循环空字符串

问题发生的原因

　　客户端正常close()之后，会给服务器发送一个空字符串，

　　如果服务器端没有发送数据的话，就会一直循环接收这个空字符串，占用CPU资源

解决的方案

　　在服务器端接收的地方加上空字符串判断，如果是空字符串，就表示对方客户端退出了

　　那么判断空成功，让自己也退出循环