Python——套接字通信

套接字发展史及分类

套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,套接字被设计用在同 一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。套接字有两种（或者称为有两个种族）,分别是基于文件型的和基于网络型的。

基于文件类型的套接字家族——AF_UNIX

套接字家族的名字：AF_UNIX

unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信

基于网络类型的套接字家族——AF_INET

套接字家族的名字：AF_INET

(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)

socket()模块函数用法

 1 import socket
 2 socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
 3 socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。
 4 
 5 获取tcp/ip套接字
 6 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 7 
 8 获取udp/ip套接字
 9 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
10 
11 由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。
12 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

服务端套接字函数

• s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字
• s.listen() 开始TCP监听
• s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字函数

• s.connect() 主动初始化TCP服务器连接
• s.connect_ex() connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数

'''
s.recv()            接收TCP数据
s.send()            发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
s.sendall()         发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓
存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
s.recvfrom()        接收UDP数据
s.sendto()          发送UDP数据
s.getpeername()     连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname()     当前套接字的地址
s.getsockopt()      返回指定套接字的参数
s.setsockopt()      设置指定套接字的参数
s.close()           关闭套接字
'''

面向锁的套接字方法

• s.setblocking() 设置套接字的阻塞与非阻塞模式
• s.settimeout() 设置阻塞套接字操作的超时时间
• s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字函数

• s.fileno() 套接字的文件描述符
• s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件

基于tcp协议的套接字通信

先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束

• 基于tcp协议的简单套接字通信

  • tcp服务器端

    import socket
    
    # 1、买手机
    phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 流式协议=》tcp协议
    
    # 2、绑定手机卡
    phone.bind(('127.0.0.1',8081)) # 0-65535, 1024以前的都被系统保留使用
    
    # 3、开机
    phone.listen(5) # 5指的是半连接池的大小
    print('服务端启动完成，监听地址为:%s:%s' %('127.0.0.1',8080))
    # 4、等待电话连接请求：拿到电话连接conn
    conn,client_addr=phone.accept()
    # print(conn)
    print("客户端的ip和端口：",client_addr)
    
    # 5、通信：收\发消息
    data=conn.recv(1024) # 最大接收的数据量为1024Bytes，收到的是bytes类型
    print("客户端发来的消息：",data.decode('utf-8'))
    conn.send(data.upper())
    
    # 6、关闭电话连接conn（必选的回收资源的操作)
    conn.close()
    
    # 7、关机（可选操作）
    phone.close()
    

  • tcp客户端

    import socket
    
    #1、买手机
    phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 流式协议=》tcp协议
    
    #2、拨通服务端电话
    phone.connect(('127.0.0.1',8081))
    
    #3、通信
    import time
    time.sleep(10)
    phone.send('hello egon 哈哈哈'.encode('utf-8'))
    data=phone.recv(1024)
    print(data.decode('utf-8'))
    
    #4、关闭连接(必选的回收资源的操作)
    phone.close()
    

• 加上通信循环

  • tcp服务器端

    import socket
    
    # 1、买手机
    phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 流式协议=》tcp协议
    
    # 2、绑定手机卡
    phone.bind(('127.0.0.1',8083)) # 0-65535, 1024以前的都被系统保留使用
    
    # 3、开机
    phone.listen(5) # 5指的是半连接池的大小
    print('服务端启动完成，监听地址为:%s:%s' %('127.0.0.1',8080))
    
    # 4、等待电话连接请求：拿到电话连接conn
    conn,client_addr=phone.accept()
    
    # 5、通信：收\发消息
    while True:
        try:
            data=conn.recv(1024) # 最大接收的数据量为1024Bytes，收到的是bytes类型
            if len(data) == 0:
                # 在unix系统洗，一旦data收到的是空
                # 意味着是一种异常的行为：客户度非法断开了链接
                break
            print("客户端发来的消息：",data.decode('utf-8'))
            conn.send(data.upper())
        except Exception:
            # 针对windows系统
            break
    
    # 6、关闭电话连接conn（必选的回收资源的操作)
    conn.close()
    
    # 7、关机（可选操作）
    phone.close()
    

  • tcp客户端

    import socket
    
    #1、买手机
    phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 流式协议=》tcp协议
    
    #2、拨通服务端电话
    phone.connect(('127.0.0.1',8083))
    
    #3、通信
    while True:
        msg=input("输入要发送的消息>>>: ").strip() #msg=''
        if len(msg) == 0:continue
        phone.send(msg.encode('utf-8'))
        print('======?')
        data=phone.recv(1024)
        print(data.decode('utf-8'))
    
    #4、关闭连接(必选的回收资源的操作)
    phone.close()
    

  • 加上链接循环

    tcp客户端

    # 服务端应该满足的特点：
    # 1、一直提供服务
    # 2、并发地提供服务
    import socket
    
    # 1、买手机
    phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 流式协议=》tcp协议
    
    # 2、绑定手机卡
    phone.bind(('127.0.0.1',8080)) # 0-65535, 1024以前的都被系统保留使用
    
    # 3、开机
    phone.listen(5) # 5指的是半连接池的大小
    print('服务端启动完成，监听地址为:%s:%s' %('127.0.0.1',8080))
    
    # 4、等待电话连接请求：拿到电话连接conn
    # 加上链接循环
    while True:
        conn,client_addr=phone.accept()
    
        # 5、通信：收\发消息
        while True:
            try:
                data=conn.recv(1024) # 最大接收的数据量为1024Bytes，收到的是bytes类型
                if len(data) == 0:
                    # 在unix系统洗，一旦data收到的是空
                    # 意味着是一种异常的行为：客户度非法断开了链接
                    break
                print("客户端发来的消息：",data.decode('utf-8'))
                conn.send(data.upper())
            except Exception:
                # 针对windows系统
                break
    
        # 6、关闭电话连接conn（必选的回收资源的操作)
        conn.close()
    
    # 7、关机（可选操作）
    phone.close()
    

基于udp协议的套接字通信

• udp客户端

  import socket
  
  client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) # 流式协议=》tcp协议
  
  while True:
      msg=input('>>>: ').strip()
      client.sendto(msg.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8081))
      res=client.recvfrom(1024)
      print(res)
  
  client.close()
  

• udp服务端

  import socket
  
  server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) # 数据报协议=》udp协议
  
  server.bind(('127.0.0.1',8081))
  
  while True:
      data,client_addr=server.recvfrom(1024)
      server.sendto(data.upper(),client_addr)
  
  server.close()