Python学习：20.Python网络编程（Socket）

一、Socket介绍

　　我们知道两个进程如果需要进行通讯，最基本的一个前提是能够唯一标示一个进程。在本地进程通讯中可以使用PID来唯一标示一个进程，但PID只在本地唯一，网络中的两个进程PID冲突几率很大，这时候就需要另辟它径了。TCP/IP协议族解决了这个问题。网络层IP层的“ip地址”可以唯一标示网络中的主机，而传输层TCP层的“协议+端口号”可以唯一标示主机的一个进程，这样利用三元组“ip地址＋协议＋端口号”可以唯一标示网络中的一个进程，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其他进程进行通信。 
　　什么是socket呢？socket经常翻译为套接字，是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用，以实现进程在网络中的通信。 
　　socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种“打开—读/写—关闭”模式的实现，服务器和客户端各自维护一个“文件”，在建立连接打开后，可以向文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

 二、Socket通信流程

 以使用TCP协议通讯的socket为例

三、socket代码实现

我们需要一个服务端，然后一个或多个客户端进行连接

Python中支持三种连接方式，一种是TCP一种是UDP，还有一种是Python中特有支持的进程和进程之间的连接。

 服务端

运行起来（指定IP 和Port），等待别人来连接，这里默认参数是使用TCP连接。

简单的代码实现，仅仅是连接

import socket

#创建socket对象
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',9999,))
sk.listen(5)#可监听数为5

while True:
    #接收客户端的请求
    #连接，客户端的地址信息
    conn,address = sk.accept() #在这里会阻塞，直到有人来连接
    print(conn,address)

输出结果：
<socket.socket fd=276, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 9999), raddr=('127.0.0.1', 53185)> ('127.0.0.1', 53185)

客户端

连接服务端

import socket

obj = socket.socket()
#连接到服务器
obj.connect(('127.0.0.1',9999,))

obj.close()

四、socket参数功能解析

sk = 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

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

五、实现服务端和客户端信息通讯

服务端

import socket

#创建socket对象
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',9999,))
sk.listen(5)#可监听数为5

while True:
    #接收客户端的请求
    #连接，客户端的地址信息
    conn,address = sk.accept() #在这里会阻塞，直到有人来连接

    #当有人来连接的时候，就给客户端发送以下信息
    conn.sendall(bytes('欢迎光临',encoding='utf-8'))#以字节格式发送
    while True:
        ret_bytes = conn.recv(1024)
        ret_str = str(ret_bytes,encoding='utf-8')
        if ret_str == 'q':
            break
        else:
            conn.sendall(bytes(ret_str+'好的',encoding='utf-8'))
            print(address)

客户端

import socket

obj = socket.socket()
#连接到服务器
obj.connect(('127.0.0.1',9999,))

strs = obj.recv(1024)#接收服务端的信息，1024表示最对接收1024字节，超过1024的不能一次接收完成
#这里的recv也是阻塞的，收到服务端的信息之后，才会继续执行下面的代码
print(str(strs,encoding='utf-8'))
while True:
    inp = input('请输入要发送的内容')
    if inp == 'q':
        obj.sendall(bytes(inp,encoding='utf-8'))
        break
    else:
        obj.sendall(bytes(inp,encoding='utf-8'))
        ret = str(obj.recv(1024),encoding='utf-8')
        print(ret)