PYTHON 的SOCKET编程简单实现

Socket是什么？

       Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

用图来说明比较直接，

Socket  编程：

Socket编程也就是面向服务器响应客户端请求之前，必须进行一些初步的设置流程来为之后的工作做准备。首先会创建一个通信端点，它能够使服务器监听请求。可以把服向务器当作公司的前台，或者应答公司主线呼叫的总计接线员。一旦电话号码和设备安装成功且接线员到达时，服务就可以开始了。
客户端所做的就比较简单了，只是创建它的单一通信点，然后建立一个服务器的连接，然后客户端就可以发出请求，该请求包含任何必要的数据交换。一旦请求被服务器处理，且客户端收到结果或某种确认信息此次通信就会结束。
 

如何创建一个Socket 套接字：

socket(family,type[,protocal]) 使用给定的地址族、套接字类型、协议编号（默认为0）来创建套接字。

socket类型	描述
socket.AF_UNIX	只能够用于单一的Unix系统进程间通信
socket.AF_INET	服务器之间网络通信
socket.AF_INET6	IPv6
socket.SOCK_STREAM	流式socket , for TCP
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_SEQPACKET	可靠的连续数据包服务
创建TCP Socket：	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
创建UDP Socket：	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

Socket相关函数：

socket函数		描述
服务端socket函数
s.bind(address)	将套接字绑定到地址, 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址.
s.listen(backlog)	开始监听TCP传入连接。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()	接受TCP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。
客户端socket函数
s.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。
s.connect_ex(adddress)	功能与connect(address)相同，但是成功返回0，失败返回errno的值。
公共socket函数
s.recv(bufsize[,flag])	接受TCP套接字的数据。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(string[,flag])	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(string[,flag])	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(bufsize[.flag])	接受UDP套接字的数据。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(string[,flag],address)	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

Socket实现流程：

socket 编程思路：

socket编程思路

TCP服务端：

1 创建套接字，绑定套接字到本地IP与端口          # socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) , s.bind()

2 开始监听连接                                                           #s.listen()

3 进入循环，不断接受客户端的连接请求              #s.accept()

4 然后接收传来的数据，并发送给对方数据         #s.recv() , s.sendall()

5 传输完毕后，关闭套接字                                     #s.close()

 

TCP客户端:

1 创建套接字，连接远端地址           # socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) , s.connect()

2 连接后发送数据和接收数据          # s.sendall(), s.recv()

3 传输完毕后，关闭套接字               #s.close()

 

 

TCP连接Socket编程举例：

服务端代码:

import socket

# 明确配置变量
ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
back_log = 5
buffer_size = 1024
# 创建一个TCP套接字
ser = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 套接字类型AF_INET, socket.SOCK_STREAM   tcp协议，基于流式的协议
ser.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)  # 对socket的配置重用ip和端口号
# 绑定端口号
ser.bind(ip_port)  # 写哪个ip就要运行在哪台机器上
# 设置半连接池
ser.listen(back_log)  # 最多可以连接多少个客户端
while True:
    # 阻塞等待，创建连接
    #外层循环，即使客户端一次发送完成后，服务端也可以继续不断开，继续收发下次内容
    con, address = ser.accept()  # 在这个位置进行等待，监听端口号
    while True:
        try:
            # 接受套接字的大小，怎么发就怎么收
            msg = con.recv(buffer_size)
            if msg.decode('utf-8') == 'exit':
                # 断开连接
                print('断开连接.')
                sendmsg = con.send('您断开了连接.'.encode('utf-8'))
                con.close()
                break
            else:
                print('服务器收到消息:', msg.decode('utf-8'))
        except Exception as e:
            break
# 关闭服务器
ser.close()

 

客户端代码：

import socket
#配置连接的server信息
connect_ip = ('127.0.0.1', 8080)
buffer_size = 1024

p = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  #基于网络类型的，tcp协议
p.connect(connect_ip)   #连接服务端
while True:
    msg = input('please input:')
    # 防止输入空消息
    if not msg:
        continue
    p.send(msg.encode('utf-8'))  # 收发消息一定要二进制，记得编码
    if msg == 'exit':
        recvmsg = p.recv(buffer_size)  #收服务端发送的消息
        print(recvmsg.decode('utf-8'))
        break

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验证结果：

运行服务端代码，控制台是阻塞的状态；

运行客户端代码，输入内容：

 

UDP连接Socket编程举例：

udp由于是无连接的，所以和tcp相比起来，代码会简洁些。

服务端代码：

from socket import *
ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
back_log = 5
buffer_size = 1024
udp_ser = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)  # 数据报式的套接字
udp_ser.bind(ip_port)

while True:
    data = udp_ser.recvfrom(buffer_size)
    print(data)   #(b'111', ('127.0.0.1', 54981))
    recv = str(data[0],encoding='utf-8')  #将byte类型转成字符串类型
    udp_ser.sendto(('data:'+recv).encode('utf-8'), data[1])  # 回送远程地址的是个元组：ip,端口
# udp_ser.close()

客户端代码：

from socket import *
connect_ip = ('127.0.0.1', 8080)
buffer_size = 1024
s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
while True:
    msg = input('input：')
    if msg =='exit':
        s.close()
        break
    else:
        s.sendto(msg.encode('utf-8'), connect_ip)
        data,addr = s.recvfrom(buffer_size)
        print(data.decode('utf-8'))

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结果：

服务端：

客户端：