Python 第七篇：socket编程

一：socket基础：

1.1：Socket基础：

　　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"即是夸主机继续通信的一种方法

　　Socket的英文原义是“孔”或“插座”，在操作系统上被称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电， 有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务，连接是如何建立的呢？

1.2：以下是非常经典的 三次握手：

1.3：有连接就有断开，下图是经过四个过程的端口步骤：

1.4：socket在web的应用：

import  socket
def main1():
    #创建socket对象
    sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    sock.bind(("localhost",8080)) #监听端口
    sock.listen(5) #最大连接数

    while True:
        #阻塞，直到有请求连接，有请求过来才会继续执行
        #connrction代表客户端的socket对象，是和客户端通信的连接线
        #assress是客户端的IP地址
        print("1111111111") #阻塞之前打印的信息
        connrction,address = sock.accept() #客户的的socket和地址
        buf = connrction.recv(1024) #收到的客户端的信息
        print(connrction,"connrction") #打印客户端的socket
        print(address,"address") #打印客户的的ip
        print(buf,"buf") #打印客户的发送的信息，即打印服务器收到的信息
        connrction.send(b"HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n")  #发给客户端额版本信息
        connrction.send(b"Hello WORD")
        #connrction.close() #关闭连接

if  __name__ == "__main__":
    main1()

执行结果：
1111111111
<socket.socket fd=292, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 4848)> connrction
('127.0.0.1', 4848) address
b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: 127.0.0.1:8080\r\nConnection: keep-alive\r\nCache-Control: max-age=0\r\nAccept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8\r\nUpgrade-Insecure-Requests: 1\r\nUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/44.0.2403.157 Safari/537.36\r\nAccept-Encoding: gzip, deflate, sdch\r\nAccept-Language: en-US,en;q=0.8,zh;q=0.6,zh-CN;q=0.4\r\nCookie: csrftoken=SJMnWsucXeD3EMra5EGg26PZBVzTOCil\r\n\r\n' buf
1111111111
<socket.socket fd=296, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 4849)> connrction
('127.0.0.1', 4849) address

1.5：socket 部分常用内置方法介绍：

服务器端套接字函数：

s.bind("ip",port) #绑定主机IP和端口到套接字

s.listen(num) #开始监听最大为num的连接，这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列。

s.accept() #（阻塞式）等待连接的到来，是属于被动接受的TCP连接

 

客户端套接字函数：

s.connect(addr) #连接到adr套接字，即初始化TCP服务器连接

s.connect_exaddr(addr) #connect()函数的升级版，出错的时候返回错误码，而不是抛出异常

 

公共用途的套接字函数：

s.recv(num): #接受数据

s.send() #发送数据

s.sendall() #发送所有数据

s.recvfrom(): #接受UDP数据

s.sendto(): #发送UDP数据

 

1.6：一个简单的socket服务端和客户端：

import  socket
obj = socket.socket()
obj.bind(("localhost",8123))
obj.listen(5)

while True:
    print("wating.......")
    conn,addr = obj.accept()
    clientdata = conn.recv(1024) #主机通信是每个数据包的大小最多为1024单位为字节
    print(str(clientdata,"utf8"))
    conn.send(bytes("来自服务端的信息","utf8")) #往缓冲区发，会用自己的算法和缓冲区效验，保证数据按要求发送
    #conn.sendall(bytes("xxx","utf8")) #一次性将数据全部发送到缓冲区
    conn.close()

import  socket
obj = socket.socket()
obj.connect(("127.0.0.1",8123))
obj.send(bytes("你在哪？","utf8"))
data = obj.recv(1024)
print(obj,"obj")
print(str(data,"utf8"))

1.7：基于socket的微型聊天功能，实现客户端发送给服务器的数据能自动返回并在服务器进行输出：

import  socket
ip_port = ("127.0.0.1",8080) #绑定主机端口

sk = socket.socket() #实例化方法
sk.bind(ip_port) #监听绑定的本机端口
sk.listen(5)  #

while True:
    print("server is waiting.....")
    conn,addr = sk.accept() #将监听到的客户机地址和IP保存到conn和addr
    client_data = conn.recv(1024) #接收到的用户请求的数据
    print(str(client_data,"utf8")) #打印用户发送的数据
    conn.send(client_data)  #发送给用户的数据
    while True:
        client_data = conn.recv(1024)
        print("recv:",str(client_data,"utf8"))
        if not client_data:break
        conn.send(client_data)
    conn.close()

import  socket  #导入模块
ip_port = ("127.0.0.1",8080) #用元组绑定要链接的服务器地址和端口
sk = socket.socket() #实例化方法
sk.connect(ip_port) #将端口传递给链接的方法

while True:
    aaa = input(">>:")
    sk.sendall(bytes(aaa,"utf8")) #发送的数据,python3需要转换成utf8并使用bytes发送
    server_reply = sk.recv(1024) #每次接收数据的大小
    print(str(server_reply,"utf8"))  #打印接收的数据并转换成utf8和bytes
sk.close()

1.8：基于socket的升级版的聊天机器人，可以判断用户的输入而返回不同的信息；

import  socket
ip_port = ("127.0.0.1",8080) #绑定主机端口

sk = socket.socket() #实例化方法
sk.bind(ip_port) #监听绑定的本机端口
sk.listen(5)  #

while True:
    print("server is waiting.....")
    conn,addr = sk.accept() #将监听到的客户机地址和IP保存到conn和addr
    Flag = True #标记位，用于以后的跳出当前循环
    while Flag: #当Flag等关于True的时候进行循环，反之则不循环
        client_data = conn.recv(1024) #连接信息
        print(conn.getsockname(),"name") #用户在服务器上返回自己的IP和端口
        data = str(client_data,"utf8") #用户提交的数据
        print(type(data)) #打印用户提交的数据类型
        if data == "exit": #判断用户输入的是不是exit
            Flag = False
        elif data == "1": #假如用户输入的是1
            conn.sendall(bytes("你选择的是第一款游戏","utf8")) #返回给用户输入的是第一款游戏
            print("客户端的选择是:",str(client_data,"utf8")) #在屏幕输出
        elif data == "2": #假如用户输入的是2
            conn.sendall(bytes("你选择的是第二款游戏","utf8")) #返回给用户输入的是第二款游戏
            print("客户端的选择是:",str(client_data,"utf8")) #在屏幕输出
        else: #如果输入错误
            conn.send(bytes("选择不正确，请重新选择","utf8")) #提示用户重新输入
    conn.close() #关闭本会话，但sock还在，只是将本用户的会话关闭

import  socket  #导入模块
ip_port = ("127.0.0.1",8080) #用元组绑定要链接的服务器地址和端口
sk = socket.socket() #实例化方法
sk.connect(ip_port) #将端口传递给链接的方法

while True:
    print(sk.getpeername()) #用于在客户端上返回服务器的IP和端口
    aaa = input(">>:")
    sk.sendall(bytes(aaa,"utf8")) #发送的数据,python3需要转换成utf8并使用bytes发送
    server_reply = sk.recv(1024) #每次接收数据的大小
    print(str(server_reply,"utf8"))  #打印接收的数据并转换成utf8和bytes
sk.close()

 Server端执行结果：

client界面及执行结果：

 1.9:反射的作用：

通过字典打开或关闭服务：

import  sys
class WebServer(object):
    def __init__(self,host,port):
        self.host = host
        self.port = port

    def start(self):
        print("server is starting")

    def stop(self):
        print("server is stoping")

    def restart(self):
        self.stop()
        self.start()

def test_run(self,name):
    print("running...",name,self.host)


if __name__ == "__main__":
    server = WebServer("lcoalhost",1234)
    server2 = WebServer("localhost",8080)
    #print(sys.argv[1],"-->")

    cmd_dic = {
        "start":server.start,
        "stop":server.stop,
    } #定义一个包含启动和停止的字典,server.startbei
    if sys.argv[1] in cmd_dic: #假如执行的时候第一个参数在字典里面
        cmd_dic[sys.argv[1]]() #执行参数,第一个参数为start则执行server.start
        print(sys.argv[1]) #显示传递的第一个参数
        print(cmd_dic["start"]) #显示传递了参数后的cmd_dic，是一个未执行的函数

执行结果：
C:\Users\zhang\PycharmProjects\S12-python3>python C:\Users\zhang\PycharmProjects\S12-python3\day7\day7\test\kaifa.py start
server is starting
start
<bound method WebServer.start of <__main__.WebServer object at 0x0000000000DB3128>>

 通过反射方法

hasattr：判断是否包含某个信息

getattr：获取信息

import  sys
class WebServer(object):
    def __init__(self,host,port):
        self.host = host
        self.port = port

    def start(self):
        print("server is starting")

    def stop(self):
        print("server is stoping")

    def restart(self):
        self.stop()
        self.start()

if __name__ == "__main__":
    server = WebServer("lcoalhost",1234)
    server2 = WebServer("localhost",8080)

    if hasattr(server,sys.argv[1]):
        func = getattr(server,sys.argv[1]) #获取server.start的内存地址
        func() #等于server.start(),可以给func()传递参数
        print(func)
        func2 = getattr(server,sys.argv[1])
        func2()

执行结果：
C:\Users\zhang\PycharmProjects\S12-python3>python C:\Users\zhang\PycharmProjects\S12-python3\day7\day7\test\kaifa.py start
server is starting
<bound method WebServer.start of <__main__.WebServer object at 0x0000000000D830B8>>
server is starting

反射之—hasattr

setattr：将类传递给类之外的函数：

import  sys
class WebServer(object):
    def __init__(self,host,port):
        self.host = host
        self.port = port

    def start(self):
        print("server is starting")

    def stop(self):
        print("server is stoping")

    def restart(self):
        self.stop()
        self.start()

def test_run(self,name):
    print("running...",name,self.host,self.port)


if __name__ == "__main__":
    server = WebServer("lcoalhost",1234)
    setattr(server,"run",test_run) #将在上面创建的实例server传递给函数test_run，并将test_run重命名为run
    server.run(server,"jack")

执行结果：
C:\Users\zhang\PycharmProjects\S12-python3>python C:\Users\zhang\PycharmProjects\S12-python3\day7\day7\test\kaifa.py start
running... jack lcoalhost 1234

setattr

 delattr：删除类的方法：

import  sys
class WebServer(object):
    def __init__(self,host,port):
        self.host = host
        self.port = port

    def start(self):
        print("server is starting")

    def stop(self):
        print("server is stoping")

    def restart(self):
        self.stop()
        self.start()

def test_run(self,name):
    print("running...",name,self.host,self.port)


if __name__ == "__main__":
    server = WebServer("lcoalhost",1234)
    server2 = WebServer("localhost",8080)

    server.restart() #重启
    delattr(server.host)  #删除一个传递的参数，等于self.host
    server.restart() #再次重启服务器
    delattr(WebServer,'start') #删除类的方法，类的方法无法通过server删除,因为start是类的方法,只能通过类删除其内部的方法
    server.restart()  

执行结果：
C:\Users\zhang\PycharmProjects\S12-python3>python C:\Users\zhang\PycharmProjects\S12-python3\day7\day7\test\kaifa.py start
server is stoping
server is starting
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\zhang\PycharmProjects\S12-python3\day7\day7\test\kaifa.py", line 45, in <module>
    delattr(server.host)
TypeError: delattr expected 2 arguments, got 1

delattr

2.0 创建一个实验SSL整数的socket：

from socket import  socket,AF_INET,SOCK_STREAM
import  ssl
KEYFILE = 'server_key.pem' #私有key
CERTFILE ='server_cert.pem' #公有key，传给客户端的
def echo_server(address):
    s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    s.bind(address)
    s.listen(1)

    s_ssl = ssl.wrap_socket(s,
                            keyfile=KEYFILE,
                            certfile=CERTFILE,
                            server_side=True,
                            )
    while True:
        c,a = s_ssl.accept()
        print("conn to:",a)
        #echo_client(c)
        while True:
            aa = c.recv(1024)
            if aa == b'':
                break
            print(str(aa,"utf8"))
            c.send(aa)
        c.close()
    print("连接关闭")

echo_server(("127.0.0.1",20007))

from socket import  socket,AF_INET,SOCK_STREAM
import  ssl
s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
print("111111")
KEYFILE = "server_key.pem" #私有key
CERTFILE = "server_cert.pem" #公有key，传给客户端的


s_ssl = ssl.wrap_socket(s,
                        cert_reqs=ssl.CERT_REQUIRED,
                        ca_certs="server_cert.pem")
print("222222")
s_ssl.connect(("127.0.0.1",20007))
while True:
    aaa = input(">>:")
    s_ssl.sendall(bytes(aaa,"utf8")) #发送的数据,python3需要转换成utf8并使用bytes发送
    server_reply = s_ssl.recv(1024) #收到的服务器的数据,每次接收数据的大小
    print(str(server_reply,"utf8"))  #打印接收的服务器返回的数据并转换成utf8和str
    #s_ssl.recv(1024)
    #s_ssl.send(b"hello word ?")
s_ssl.close()

总结：Scket在写的时候要记住：有发就有收，收发必相等！ 

 

二：Socket晋级：

socket 详细介绍图：

socket创建参数详解：

server端：

#创建socket对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#socket.AF_INET   #参数一
#socket.SOCK_STREAM  #参数二

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

 

在创建socket对象的时候一般使用默认即可：sk = socket.socket()

更多参数：

#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