python基础之socket编程
socket是基于（TCP、UDP、IP）的通讯、也叫做套接字
通讯过程由服务端的socket处理信息发送，由客户端的socket处理信息接收。
socket通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。
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】
socket通讯有基于TCP和UDP两个通讯的，TCP是需要客户端和服务端相互连接后进行通讯，UDP是不需要相互连接直接由单方面发起的，使用最多的还是TCP
socket通讯过程
socket通讯由服务端和客户端双方完成通讯，服务端启动着等待客户端来连接，客户端从服务端的IP和指定端口进行连接通讯
创建服务端
socket.socket()创建socket对象，有三个可选参数
socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0)
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
使用方法：对象变量 = socket.socket()
格式：a = socket.socket()
bind()在服务端设置服务端ip和端口
使用方法：对象变量.bind(元祖类型的服务端IP和端口)
格式：a.bind(('127.0.0.1',9999))
listen()监听IP和端口，设置一个参数，表示最多连接排队数量
使用方法：对象变量.listen(排队数)
格式：a.listen(5)
accept()等待接收客户端的请求，一旦有客户端请求连接，就会返回两个值，一个是连接对象，一个是客户端的地址信息，所以需要两个变量来接收
注意：accept()是阻塞的，意思就是程序执行带这里就是等待状态，在没有客户端请求连接的情况下，下面的代码将不会执行，只有客户端请求连接时下面的代码才会被执行
accept()被客户端连接一次后就会被中断，可以写个while循环让它永远等待客户端连接
使用方法：定义连接变量,定义客户端地址信息变量 = 对象变量.accept()
格式：b, c = a.accept()
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf8 -*- """创建服务端""" import socket #导入模块 a = socket.socket() #创建socket对象 a.bind(('127.0.0.1', 9999,)) #绑定服务端ip和端口 a.listen(5) #监听IP和端口，设置一个参数，表示最多连接排队数量 while True: #accept()被客户端连接一次后就会被中断，写个while循环让它永远等待客户端连接 b, c = a.accept() #等待接收客户端的请求，一旦有客户端请求连接，就会返回两个值，一个是连接，一个是客户端的地址信息，所以需要两个变量来接收 print(b, c) #打印出客户端连接的，连接，和客服端地址信息
根据以上就创建了一个等待客户端连接的socket服务端
创建客户端
connect()连接服务端，在客户端绑定服务端IP和端口
使用方法：对象变量.socket(元祖类型的服务端IP和端口)
格式：z.connect(('127.0.0.1', 9999,))
close()在客户端关闭连接
使用方法：对象变量.close()
格式：z.close()
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf8 -*- """创建客户端""" import socket #导入模块 z = socket.socket() #创建socket对象 z.connect(('127.0.0.1', 9999,))#连接服务端，在客户端绑定服务端IP和端口 z.close() #在客户端关闭连接
客户端与服务端进行交互信息
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf8 -*- """创建服务端""" import socket #导入模块 a = socket.socket(
socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
) #创建socket对象 a.bind(('127.0.0.1', 9999,)) #绑定服务端ip和端口 a.listen(5) #监听IP和端口，设置一个参数，表示最多连接排队数量 while True: #accept()被客户端连接一次后就会被中断，写个while循环让它永远等待客户端连接 b, c = a.accept() #等待接收客户端的请求，一旦有客户端请求连接，就会返回两个值，一个是连接，一个是客户端的地址信息，所以需要两个变量来接收 b.sendall(bytes("你好欢迎你",encoding='utf-8')) #根据accept()接收到客户端连接对象信息，向客户端发送信息 while True: #当客户端连接成功后，进入循环，保持与客户端的通讯 j = b.recv(1024)#接收客户端发来的信息 j2 = str(j, encoding='utf-8') #将接收到的客户端信息转换成字符串 print(j2) if j2 == "q": #判断客户端输入q，表示不再与服务端通讯，跳出循环，不在保持客户端的通讯 break b.sendall(bytes(j2+"好",encoding='utf-8')) #将接收到客户端的信息加上一个好字，在发送给客户端
客户端与服务端进行交互信息
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf8 -*- """创建服务端""" import socket #导入模块 a = socket.socket() #创建socket对象 a.bind(('127.0.0.1', 9999,)) #绑定服务端ip和端口 a.listen(5) #监听IP和端口，设置一个参数，表示最多连接排队数量 while True: #accept()被客户端连接一次后就会被中断，写个while循环让它永远等待客户端连接 b, c = a.accept() #等待接收客户端的请求，一旦有客户端请求连接，就会返回两个值，一个是连接，一个是客户端的地址信息，所以需要两个变量来接收 b.sendall(bytes("你好欢迎你",encoding='utf-8')) #根据accept()接收到客户端连接对象信息，向客户端发送信息 while True: #当客户端连接成功后，进入循环，保持与客户端的通讯 j = b.recv(1024)#接收客户端发来的信息 j2 = str(j, encoding='utf-8') #将接收到的客户端信息转换成字符串 print(j2) if j2 == "q": #判断客户端输入q，表示不再与服务端通讯，跳出循环，不在保持客户端的通讯 break b.sendall(bytes(j2+"好",encoding='utf-8')) #将接收到客户端的信息加上一个好字，在发送给客户端
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf8 -*- """创建客户端""" import socket #导入模块 z = socket.socket() #创建socket对象 z.connect(('127.0.0.1', 9999,))#连接服务端，在客户端绑定服务端IP和端口 f = z.recv(1024) #客户端接收服务端sendall()发来的信息，1024表示最大接收1024字节 f2 = str(f, encoding='utf-8') #将接收到的服务端字节信息转换成字符串 print(f2) #打印出服务端发来的信息 while True: #当连接服务端成功后进入循环，保持与服务端的通讯 a = input("请输入信息") z.sendall(bytes(a,encoding='utf-8')) #向服务端发送信息 if a == "q": #判断客户端输入 q表示，不再以服务端通讯跳出循环 break js = z.recv(1024) #接收服务端发来的信息 js2 = str(js, encoding='utf-8') #将服务端发来的信息转换成字符串 print(js2) z.close() #在客户端关闭连接
什么是粘包
须知：只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包，为何，且听我娓娓道来
首先需要掌握一个socket收发消息的原理
发送端可以是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，因此TCP协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的原因。而UDP是面向消息的协议，每个UDP段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢？可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息，需要明白的是当对方send一条信息的时候，无论底层怎样分段分片，TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。
例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件，发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的，在接收方看了，根本不知道该文件的字节流从何处开始，在何处结束
所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。
此外，发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。
- TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
- UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
- tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头，实验略
udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对一个一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠
tcp的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，但是会粘包。
两种情况下会发生粘包。
发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一起，产生粘包）
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * ip_port=('127.0.0.1',8080) tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_server.bind(ip_port) tcp_socket_server.listen(5) conn,addr=tcp_socket_server.accept() data1=conn.recv(10) data2=conn.recv(10) print('----->',data1.decode('utf-8')) print('----->',data2.decode('utf-8')) conn.close()
#_*_coding:utf-8_*_ import socket BUFSIZE=1024 ip_port=('127.0.0.1',8080) s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) res=s.connect_ex(ip_port) s.send('hello'.encode('utf-8')) s.send('feng'.encode('utf-8'))
接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包）
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * ip_port=('127.0.0.1',8080) tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_server.bind(ip_port) tcp_socket_server.listen(5) conn,addr=tcp_socket_server.accept() data1=conn.recv(2) #一次没有收完整 data2=conn.recv(10)#下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的 print('----->',data1.decode('utf-8')) print('----->',data2.decode('utf-8')) conn.close()
#_*_coding:utf-8_*_ import socket BUFSIZE=1024 ip_port=('127.0.0.1',8080) s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) res=s.connect_ex(ip_port) s.send('hello feng'.encode('utf-8'))
解决粘包的方法
为字节流加上自定义固定长度报头，报头中包含字节流长度，然后一次send到对端，对端在接收时，先从缓存中取出定长的报头，然后再取真实数据
struct模块
该模块可以把一个类型，如数字，转成固定长度的bytes
>>> struct.pack('i',1111111111111)
。。。。。。。。。
struct.error: 'i' format requires -2147483648 <= number <= 2147483647 #这个是范围
