Socket

网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换,这个连接的一端称为一个socket。

Socket又称"套接字",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,使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。

Python 提供了两个级别访问的网络服务。:

  • 低级别的网络服务支持基本的 Socket,它提供了标准的 BSD Sockets API,可以访问底层操作系统Socket接口的全部方法。
  • 高级别的网络服务模块 SocketServer, 它提供了服务器中心类,可以简化网络服务器的开发。

注意:以下实例中全部使用本地局域网 若想实现外网传输 在有路由器的情况下需首先向运营商申请公网动态ip 然后添加内网映射等操作


socket()函数

Python 中,我们用 socket()函数来创建套接字,语法格式如下:

import socket
socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None)#所给即为默认参数

参数

family:

  • 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

type:

  • 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
  • socket.SOCK_RDM       可靠UDP形式
  • socket.SOCK_SEQPACKET    可靠的连续数据包服务

protocol:

  • 0:默认,可以省略
  • CAN_RAW或CAN_BCM:地址族为AF_CAN时

Socket 对象(内建)方法

函数 描述
服务器端套接字
s.bind() 绑定地址(host,port)到套接字, 在AF_INET下,以元组(host,port)的形式表示地址。
s.listen() 开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前,操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1,大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept() 被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接,。一般address的格式为元组(hostname,port),如果连接出错,返回socket.error错误。
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,数据以字符串形式返回,bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息,通常可以忽略。
s.send() 发送TCP数据,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。
s.sendall() 完整发送TCP数据,完整发送TCP数据。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。
s.recvfrom() 接收UDP数据,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。
s.sendto() 发送UDP数据,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。
s.close() 关闭套接字
s.getpeername() 返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组(ipaddr,port)。
s.getsockname() 返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value) 设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen]) 返回套接字选项的值。
s.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connect())
s.gettimeout() 返回当前超时期的值,单位是秒,如果没有设置超时期,则返回None。
s.fileno() 返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag) 如果flag为0,则将套接字设为非阻塞模式,否则将套接字设为阻塞模式(默认值)。非阻塞模式下,如果调用recv()没有发现任何数据,或send()调用无法立即发送数据,那么将引起socket.error异常。
s.makefile() 创建一个与该套接字相关连的文件

简单的信息交互实例(tcp):

服务端  socket_server.py

import socket

#默认tcp方式传输
sk=socket.socket()
#绑定IP与端口
ip_port=('127.0.0.1',8888)
#绑定监听
sk.bind(ip_port)
#最大连接数
sk.listen(5)
#不断循环 接受数据
while True:
#提示信息
print("正在等待接收数据。。。。")
#接受数据 连接对象与客户端地址
conn, address = sk.accept()
#定义信息
msg = "连接成功"
#返回信息
#注意 python3.x以上,网络数据的发送接收都是byte类型
#如果发送的数据是str型,则需要编码
conn.send(msg.encode())
#不断接收客户端发来的消息
while True:
#接收客户端消息
data = conn.recv(1024)
print(data.decode())
#接收到退出指令
if data == b'exit':
break
#处理客户端信息 本实例直接将接收到的消息重新发回去
conn.send(data)
#主动关闭连接
conn.close()

客户端  socket_client.py

import socket

#服务端为tcp方式,客户端也采用tcp方式  默认参数即为tcp
client = socket.socket()
#访问的服务器的ip和端口
ip_port=('127.0.0.1',8888)
#连接主机
client.connect(ip_port)
#定义发送消息循环
while True:
# 接受主机信息 每次接收缓冲区1024个字节
data = client.recv(1024)
# 打印接受的数据
print(data.decode())
msg_input = input("请输入发送的消息:")
client.send(msg_input.encode())
if msg_input == 'exit':
break

运行结果:

服务端

客户端

但是这种tcp方式我们可以发现一次只能有一个客户端在运行,我们可以使用更强大的socketserver包来实现非堵塞型tcp连接


非堵塞型信息交互实例(tcp)

相对于上面堵塞型实例,我们仅需要修改服务端文件即可实现多个客户端与服务端信息交互

socket_server_tcp2.py

#非阻塞模块
import socketserver #首先我们需要定义一个类
class MySocketServer(socketserver.BaseRequestHandler):
#首先执行setup方法,然后执行handle方法,最后执行finish方法
#如果handle方法报错,则会跳过
#setup与finish无论如何都会执行
#一般只定义handle方法即可
def setup(self):
pass def handle(self):
#定义连接变量
conn=self.request
# 提示信息
print("连接成功")
#发送消息定义
msg="Hello World!"
#发送消息
conn.send(msg.encode())
#进入循环 不断接收客户端消息
while True:
#接收客户端消息
data=conn.recv(1024)
#打印消息
print(data.decode())
if data==b'exit':
break
conn.send(data)
conn.close() def finish(self):
pass if __name__=='__main__':
# 提示信息
print("正在等待接收数据。。。。")
#创建多线程实例
server=socketserver.ThreadingTCPServer(("127.0.0.1",8888),MySocketServer)
#开启异步多线程,等待连接
server.serve_forever()

接着我们可以测试,首先运行socket_server_tcp2.py,然后发现现在可以同时运行多个socket_client.py与服务端进行通信


UDP通信实例

总所周知UDP是不可靠的传输协议

服务端socket_server_udp.py

import socket

#创建实例  并指定udp参数
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
#定义绑定的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',8888)
#绑定监听
sk.bind(ip_port)
print("正在等待接收数据")
#循环接收数据
while True:
#接收数据
data = sk.recv(1024)
#打印数据
print(data.decode())

客户端socket_client_udp

import socket

#实例化对象
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
#定义需要连接的的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',8888)
#循环输入数据
while True:
#输入发送的信息
msg_input = input("请输入发送的消息:")
# 接收到退出指令
if msg_input == b'exit':
break
#与tcp不同 udp使用sendto函数来发送消息
sk.sendto(msg_input.encode(),ip_port)
sk.close()

结果:

服务端

客户端


文件传输实例:

文件传输其实就是比信息交互多了文件IO操作

文件接收端(服务端)file_receive.py:

import socket

#实例化
sk = socket.socket()
#定义连接的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
#绑定端口
sk.bind(ip_port)
#最大连接数
sk.listen(5)
#进入循环接收数据
conn, address = sk.accept()
print("文件接收开始")
while True:
with open('file','ab') as f:
#接收数据
data = conn.recv(1024)
if data == b'quit':
break
#写入文件
f.write(data)
#接受完成标志
conn.send('success'.encode())
print("文件接收完成")
#关闭连接
sk.close()

文件发送端(客户端)file_send.py:

import socket

#实例化
sk = socket.socket()
#定义连接的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
#服务器连接
sk.connect(ip_port)
#文件上传
#打开文件
with open('D:\pythonwork\socket\socket_server_tcp2.py','rb') as f:
#按每一段分割文件上传
for i in f:
sk.send(i)
#等待接收完成标志
data=sk.recv(1024)
#判断是否真正接收完成
if data != b'success':
break
#给服务端发送结束信号
sk.send('quit'.encode())

进行测试,首先运行file_receive.py 然后运行file_send.py 可以发现文件传输成功

打开file文件 可以发现写入成功 这就实现了简单的文件传输操作

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