socket：Python实现TCP%2FIP客户和服务器通信

前言

套接字除了用于分析网络地址等功能之外，还可以配置一个服务器，监听到来的消息。

比如你在网络上跟网络机器人聊天，你发送数据到机器人（服务器），然后机器人（服务器）反馈聊天数据信息给你。

当然，机器人的回复内容可能还涉及机器学习，但简单的消息反馈涉及的就是套接字的知识。

简单的搭建服务器与客户端

既然已经了解了套接字的应用。下面，我们来实现一个简单的单向通信TCP/IP服务器与客户端。

服务器

服务器的原理如下：

1. 首先创建一个套接字，TCP是面向流的套接字。故需要使用SOCK_STREAM
2. 然后使用bind()函数将套接字与服务器地址关联（因为我们只是在本地测试，直接将地址设置为127.0.0.1或者localhost，端口号为10000），当然你身边如果有2台电脑设备，可以直接替换局域网的IP地址
3. 调用listen()函数将套接字设置为服务器模式，然后无限循环等待，参数为最大排队数
4. 在循环中，调用accept()等待客户端的消息连接。如果有客户端进行连接，那么accept()函数会返回一个打开的连接与客户端地址
5. 指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据
6. 通过sendall()进行回传客户端数据
7. 传回数据后，与当前的客户端通信就算完成了。需要使用close()进行关闭清理

示例代码如下：

import socket

# 1.创建一个套接字，
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2.使用bind()函数将套接字与服务器地址关联
sock.bind(('localhost', 10000))
# 3.调用listen()函数将套接字设置为服务器模式
sock.listen(1)

while True:
    # 4.调用accept()等待客户端的消息连接
    # 如果有客户端进行连接，那么accept()函数会返回一个打开的连接与客户端地址
    connection, client_address = sock.accept()
    print("连接客户端地址：", client_address)
    try:
        # 5.指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据
        data = connection.recv(1024)
        print(data)
        if data:
            # 6.通过sendall()进行回传客户端数据。
            connection.sendall("已接受到数据".encode())
        else:
            print("客户端没有发送数据，不需要传送数据")
    finally:
        #7.需要使用close()进行关闭清理
        connection.close()

客户端

实现客户端相对来说比服务器要简单的多，因为其不需要监听，只需要连接发送数据即可。客户端实现主要分为：

1. 创建一个套接字
2. 使用connect()函数连接到服务器
3. 通过sendall()向服务器发送数据
4. 通过recv()接受服务器传递回的数据
5. 交互完成之后，使用close()关闭清理

示例如下：

import socket

# 1.创建一个套接字，
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2.使用bind()函数将套接字与服务器地址关联
sock.connect(('localhost', 10000))

try:
    msg = b"Are you there?"
    # 3.通过sendall()向服务器发送数据
    sock.sendall(msg)
    # 4.通过recv()接受服务器传递回的数据
    data = sock.recv(1024)
    print(data.decode())
finally:
    # 5.交互完成之后，使用close()关闭清理
    sock.close()

运行之后，服务器与客户端交互效果如下：

create_connection(更简易的客户端)

连接服务器除了使用connect()函数之外，其实还有另一个函数create_connection()来连接服务器，它可以省略几个步骤。示例如下：

import socket

# 获取匹配开头字符串的所有属性值
def getConstants(prefix):
    return {
        getattr(socket, n): n
        for n in dir(socket)
        if n.startswith(prefix)
    }

ipproto_str = getConstants("IPPROTO_")
family_str = getConstants("AF_")
type_str = getConstants("SOCK_")

sock = socket.create_connection(('127.0.0.1', 10000))
print(ipproto_str[sock.proto])
print(family_str[sock.family])
print(type_str[sock.type])

try:
    msg = b"Are you there?"
    sock.sendall(msg)
    data = sock.recv(1024)
    print(data.decode())
finally:
    sock.close()

运行之后，效果如下：

create_connection()函数的原理是使用getaddrinfo()函数查找候选连接的参数，并返回一个打开的socket。getaddrinfo()函数的讲解内容在上一篇socket库。