网络编程之Socket代码实例

网络编程之Socket代码实例

一、基本Socket例子

Server端：

# Echo server program
import socket

HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.bind((HOST, PORT))

sock_server.listen(1) #开始监听，1代表在允许有一个连接排队，更多的新连接连进来时就会被拒绝
conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
        if not data: break #收不到数据，就break
        conn.sendall(data) #把收到的数据再全部返回给客户端

Client端：

# Echo client program
import socket

HOST = 'localhost'    # The remote host
PORT = 50007              # The same port as used by the server

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect((HOST, PORT))
client.sendall(b'Hello, world')

data = client.recv(1024)

print('Received',data)

先启动Server端，再启动Client端，结果如下：

二、循环收发数据

第一次接触就这么交待了，之说了一句话，感觉不够过瘾，如何实现更多的交互呢？简单，只需要让客户端不断的发，服务端不断的收就可以了，写个循环搞定。

Server端：

# Echo server program
import socket

HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.bind((HOST, PORT))

sock_server.listen(1) #开始监听，1代表在允许有一个连接排队，更多的新连接连进来时就会被拒绝
conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
        print("server recv:",conn.getpeername(), data.decode())
        if not data: break #收不到数据，就break
        conn.sendall(data) #把收到的数据再全部返回给客户端

Client端：

# Echo client program
import socket

HOST = 'localhost'    # The remote host
PORT = 50007              # The same port as used by the server

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect((HOST, PORT))

while True: 

    msg = input(">>>:").strip()
    if len(msg) == 0:continue

    client.sendall(msg.encode()) #发送用户输入的数据,必须是bytes模式

    data = client.recv(1024)

    print('Received',data.decode()) #收到服务器的响应后，decode一下

三、简单聊天软件

上面的例子，服务端只是将客户端发来的再发送给客户端，这哪叫聊天啊，这种事需要双方配合，得让服务端也能说话。

Server端：

import socket

HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.bind((HOST, PORT))

sock_server.listen(1) #开始监听，1代表在允许有一个连接排队，更多的新连接连进来时就会被拒绝
conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
        print("recv from Alex:",conn.getpeername(), data.decode())
        if not data: break #收不到数据，就break

        response = input(">>>").strip()
        conn.send(response.encode())
        print("send to alex:",response)

Client不需要做更改，直接看结果：

以上的例子还是有bug，双方只能一来一往的说话，如果你想来纳许发2句话是不行的，会卡住。这是因为你发了一条消息后，就去调用recv方法接收服务器的响应了，再服务器端返回消息之前，这个recv(1024)方法是阻塞的，如果想允许此时还能再发消息给服务器端，就需要再单独启动一个线程，只负责发消息。

四、聊天软件升级版

刚才在聊天的时候，服务端在服务客户端的时候，其它人如果也想跟服务端连接是处于排队状态，然后等正在被服务的客户端完事并断开后，下一个人就跟上，但实际情况是客户端一断开，服务端也跟着断了。

为什么会断呢？引文服务端以下代码的意思是，如果收不到数据，就跳出循环，就断开了。

conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
        print("recv from Alex:",conn.getpeername(), data.decode())

        if not data: break #收不到数据，就break ， 就是它干的

        response = input(">>>").strip()
        conn.send(response.encode())
        print("send to alex:",response)

想实现一个客户端断开后，可以立刻接入另外一个客户端的话，怎么办呢？只需要再在外层加个循环。

while True: #最外层loop 

    conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象
    #为何把上面这句话也包含在循环里？
    print("来了个新客人",conn.getpeername() )

    with conn:
        print('Connected by', addr)
        while True:
            data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
            print("recv from :",conn.getpeername(), data.decode())
            if not data: break #收不到数据，就break
            conn.send(data.upper())
            print("send to alex:",data)

break 跳出后就回到大while那层：

但是，有的人在重启服务端时可能会遇到：

这是由于你的服务端仍然存在4次挥手的time_wait状态，在占用地址（如果不懂，请深入研究：1、tcp三次握手，四次挥手。2、sun洪水攻击。3、服务器高并发情况下会有大量的time_wait状态的优化方法）

解决方法1：

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #一行代码搞定，写在bind之前
sock_server.bind((HOST, PORT))

解决方法2（用于Linux系统）：

发现系统存在大量TIME_WAIT状态的连接，通过调整linux内核参数解决，
vi /etc/sysctl.conf

编辑文件，加入以下内容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30

然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默认的 TIMEOUT 时间

五、UDP实例

UDP不需要经过3次握手和4次挥手，不需要提前建立连接，直接发数据就行。

Server端：

import socket
ip_port=('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE=1024
udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) #udp类型

udp_server_client.bind(ip_port)

while True:
    msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print("recv ",msg,addr)

    udp_server_client.sendto(msg.upper(),addr)

Client端：

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE = 1024
udp_server_client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

while True:
    msg=input('>>: ').strip()
    if not msg:continue
    udp_server_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)

    back_msg,addr = udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print(back_msg.decode('utf-8'),addr)

结果：

六、TCP  VS  UDP

1、TCP基于链接通信

• 基于链接，则需要listen(backlog)，指定连接池的大小。
• 基于链接，必须先运行服务端，然后再由客户端发起链接请求。
• 对于mac系统：如果一端断开了链接，那另外一端的链接也跟着完蛋，recv将不会阻塞，接收到的是空（解决方法：服务端通信循环内加异常处理，捕捉到异常后就break通讯循环）
• 对于windows/Linux系统：如果一端断开了链接，那另外一端的链接也跟着完蛋，recv将不会阻塞，收到的是空（解决方法：服务端通信循环内加异常处理，捕捉到异常后就break通讯循环）

2、UDP无链接

• 无链接，因而无需listen(backlog)，更加没有什么连接池之说了。
• 无链接，UDP的sendinto不用管是否有一个正在运行的服务端，可以己端一个劲地发消息，只不过数据会丢失。
• recvfrom收的数据小于sendinto发送的数据时，在mac和Linux系统上数据直接丢失，在windows系统则会直接报错。
• 只有sendinto发送数据没有recvfrom收数据，则数据丢失。