socket编程

1.socket编程的概念
  • 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;

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  • socket起源于Unix,而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”,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;

  • 线程之间的通信形式有: event时间 lock锁 信号量 queue队列 等,而 进程之间的通信,一般使用套接字 ,套接字的IPC方式使得跨平台之间的进程通信成为可能,最早的socket是在BSD-Unix平台上发布,最终成为了行业标准,使得计算机之间的通信变得非常简单;


# 客户端示例代码
import socket
# socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM默认参数
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
socket_instance.connect(('www.baidu.com', 80))

2.socket( )类详解
  • 套接字格式: socket(family, type[,protocal]) 使用给定的套接字、套接字类型、协议编号(默认为0)来创建套接字 ;

  • socket.AF_UNIX :用于同一台机器上的进程通信(既本机通信);

  • socket.AF_INET :用于服务器与服务器之间的网络通信;

  • socket.AF_INET6 :基于IPV6方式的服务器与服务器之间的网络通信;

  • socket.SOCK_STREAM :基于TCP的流式socket通信;

  • socket.SOCK_DGRAM :基于UDP的数据报式socket通信;

  • 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_SEQPACKET :可靠的连续数据包服务;

3.如何编写服务器socket端

接下来我们讲解一下TCP服务端和TCP客户端代码示例,大家记得看代码的注释,方便大家理解代码:


# TCP服务端代码示例
import socket
from pprint import pprint
# 创建TCP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# bind方法的参数是ip和端口组成的元组表示address
socket_instance.bind(('127.0.0.1', 9000))
# 操作系统可以挂起的最大连接数,如果同一时间的连接数超过5,拒绝其他的连接
socket_instance.listen(5)
# 死循环,循环接收新的客户端连接
while True:
    # 接收客户端的请求,且获取新socket对象和客户端信息
    new_socket, client_addr = socket_instance.accept()  # 阻塞,等待握手
    # 循环接收已连接的客户端发送的数据
    while True:
        # 从缓存区中读取1024字节信息 ,使用decode()方法进行解码
        data = new_socket.recv(1024).decode()   # 阻塞的
        # 返回客户端的一下信息
        pprint(data)
        # 返回客户端地址 ('127.0.0.1', 51978)
        pprint(client_addr)
        # 把服务器的数据发送回客户端,使用encode()方法把字符串编码成二进制
        new_socket.sendall('服务器端已经拿到你的消息'.encode())


# TCP客户端代码实现
import socket
# 创建TCP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
socket_instance.connect(('127.0.0.1', 9000))   # 进行三次握手
while True:
    cmd = input("请输入您想说的话:")
    socket_instance.send(cmd.encode())   # 把数据发送到服务端
    data = socket_instance.recv(1024)  
    print(data.decode())

现在我们已经把TCP的服务端和客户端都写好了(写在两个不同的.py文件中),那我们来运行代码看一下效果,首先运行服务器端代码的.py文件(鼠标右键->Run test.py),然后再运行客户端代码(鼠标右键->Run test1.py),客户端会提示要我们输入想说的话,如图:
socket编程
socket编程

需要注意的是我们不能通过TCP的客户端连接UDP服务器,也不能通过UDP的客户端连接TCP的服务器,也就是客户端和服务端的socket协议必须一样

4.UDP服务器和客户端端代码实现

# UDP服务器端代码实现
import socket
# 创建UDP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
socket_instance.bind(('127.0.0.1', 9000))
# 循环接收新的客户端连接
while True:
    # 接收客户端的请求,且获取新socket对象和客户端信息
    data, client_addr = socket_instance.recvfrom(1024)
    print(data.decode())
    socket_instance.sendto('Server has receive your data'.encode(), client_addr)


# UDP客户端代码实现
import socket
# 创建socket实例
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
while True:
    data = input("请输入您想说的话:")
    socket_instance.sendto(data.encode(), ('127.0.0.1', 9000))
    data, server_addr = socket_instance.recvfrom(1024)
    print(data.decode())

然后依次运行服务器端代码和客户端代码,步骤和TCP中的运行差不多

5.UDP 服务器端的实现步骤

1.创建 socket 对象;
2.向socket 对象绑定服务器地址;
3.进入与客户端交互数据的循环阶段;
4.接收客户端发来的数据(包括 bytes 对象 data,以及客户端的 IP 地址和端口号 addr,其中 addr 为二元组 (host, port);
5.打印接收信息,表示从地址为 addr 的客户端接收到数据);
6.关闭;

6.UDP客户端的实现步骤

1.创建 socket 对象;
2.初始化 UDP 服务器的地址;
3.进入与服务器交互数据的循环阶段;
4.等待用户输入数据;
5.向服务器端发送接收数据;
6.关闭套接字,不再向服务器发送数据;

7.TCP 和UDP的区别有哪些
  • TCP传输数据使用字节流的方式传输,而UDP是数据报传输;

  • TCP对网络条件要求高,而UDP更适合实时传输;

  • TCP编程可以保证传输的可靠性,UDP则不保证;

  • TCP会产生粘包现象,而UDP则容易丢包;

  • TCP使用listen方法和accpet方法,而UDP不需要;

  • TCP使用recv方法和send方法,而UDP使用recvfrom方法和sendto方法;

8.服务器端socket实例对象创建连接的方法有:
  • bind() :将套接字绑定到地址,在AF_INET下,以tuple(host, port)的方式传入;

  • listen() :开始监听TCP传入连接;

  • accept() :接受TCP链接并返回(new_socket, address),其中new_socket是新的套接字对象,可以用来接收和发送数据,address是链接客户端的地址;

9.客户端socket实例对象创建连接的方法有:
  • connect() :连接到address处的套接字,一般address的格式为tuple(host, port),如果链接出错,则返回socket.error错误;

  • connect_ex() :功能与s.connect(address)相同,但成功返回0,失败返回errno的值;

10.客户端和服务器端socket实例对象都有的方法:
  • recv() :接受TCP套接字的数据,数据以字符串形式返回;

  • send() :发送TCP数据,将字符串中的数据发送到链接的套接字,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;

  • sendall() :完整发送TCP数据,将字符串中的数据发送到链接的套接字,但在返回之前尝试发送所有数据,成功返回None,失败则抛出异常;

  • recvfrom() :接受UDP套接字的数据;

  • sendto() :发送UDP数据,将数据发送到套接字;

  • close() :关闭套接字;

  • getpeername() :返回套接字的远程地址;

  • getsockname() :返回套接字自己的地址;

  • settimeout() :设置套接字操作的超时时间;

  • gettimeout() :返回当前超时值,单位是秒,如果没有设置超时则返回None;

  • fileno() :返回套接字的文件描述;

  • setblocking() :如果flag为0,则将套接字设置为非阻塞模式,否则将套接字设置为阻塞模式(默认值);

  • makefile() :创建一个与该套接字相关的文件;

  • setsockopt() :设置给定套接字选项的值;

  • getsockopt() :返回套接字选项的值;

参考: https://www.9xkd.com/user/plan-view.html?id=1374569434


网站标题:socket编程
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