python网络编程socket

网络也是IO的一种，在Python中socket模块专门用来处理网络操作的。

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。

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，对于文件用【打开】【读写】【关闭】模式来操作。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（读/写IO、打开、关闭）。

hello world

我们来看一下最简单的socket客户端和服务端的代码，来对socket编程有一个基本的概念

服务端

#!/usr/bin/env python3
# coding:utf-8
'''
Created on: 2018年8月13日

@author: lixuesong

Email: 247****[email protected]

Version: 1.0

Description: socket演示程序，服务端

Help:
'''
if __name__ == '__main__':
    import socket                              # 导入socket模块
    ip_port = ('127.0.0.1', 9000)              # 定义监听端口和IP地址
    sk = socket.socket()                       # 创建socket对象
    sk.bind(ip_port)                           # 绑定IP地址和端口
    sk.listen(5)                               # 开始监听
    print('server is waiting ...')
    while True:
        conn, addr = sk.accept()               # 等待接收客户端请求
        client_data = conn.recv(1024)          # 接收数据
        print(str(client_data, 'utf8'))
        conn.send(bytes('你是猪吗', 'utf8'))   # 向客户端发送消息
        conn.close()                           # 关闭连接

客户端

#!/usr/bin/env python3
# coding:utf-8
'''
Created on: 2016年2月27日

@author: lixuesong

Email: **********@qq.com

Version: 1.0

Description: socket演示程序，客户端

Help:
'''
import socket

if __name__ == '__main__':
    ip_port = ('127.0.0.1', 9000)       # 定义服务端ip地址和端口
    sk = socket.socket()                # 创建socket对象
    sk.connect(ip_port)                 # 连接服务端
    sk.sendall(bytes('你好', 'utf8'))   # 发送数据
    server_reply = sk.recv(1024)        # 接收数据
    print(str(server_reply, 'utf8'))
    sk.close()                          # 关闭连接

说明：
accept()方法表示接受客户端连接，没有客户端连接过来的话是阻塞状态，直到有客户端连接过来。
recv()方法表示接收数据，如果没有数据可接受，也会阻塞知道有数据过来。
从Python3开始，socket无论是 recv()接受数据还是send()发送数据，之间的数据类型都是字节而不是字符串，所以这里用了bytes()函数将字符串转化成字节，用str()函数把字节再转换成字符串输出。
与服务端不同，客户端socket()不需要传递参数，因为客户端主动发起请求的，它通过connect()方法告诉socket服务端的IP地址和端口。

socket对象常用方法

socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0)

创建socket对象

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)

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)

是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无连接或数据，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（可以理解为是客户端的socket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的格式为元组同socket()方法,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（单位字节）。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，该数值可能小于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

socketetserver

上面讲到的socket模块是单进程的，只能接受一个客户端的连接和请求，只有当该客户端断开的之后才能再接受来自其他客户端的连接和请求。当然我们也可以通过python的多线程等模块自己写一个可以同时接收多个客户端连接和请求的socket。但是这完全没有必要，因为python标准库已经为我们内置了一个多线程的socket模块socketserver，我们直接调用就可以了，完全没有必要重复造轮子。
我们只需简单改造一下之前的socket演示程序的服务端就可以了，客户端不用变

#!/usr/bin/env python3
# coding:utf-8
'''
Created on: 2017年1月23日

@author: lixuesong

Email: ********@qq.com

Version: 1.0

Description: socketserver演示程序

Help:
'''
import socketserver
class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    '''
    定义一个类，这个类要继承自socketserver.BaseRequestHandler
    '''
    def handle(self):
        '''
        重写handle方法，这个非常关键，当server收到客户端的请求，就会为更改客户端单独
        启动一个线程并调用该方法处理客户端的请求
        '''
        print('New Conn: ',self.client_address)
        while True:
            '''
            循环接收客户端发送过来的数据，这里可以一
            些判断比如接收到的内容为空或发生异常及其
            他推出逻辑来退出循环
            '''
            data = self.request.recv(1024)
            print('Client say: %s' %data.decode())
            self.request.send(data)


if __name__ == '__main__':
    IP_PORT = ('127.0.0.1', 9999) # 定义监听的IP地址和端口
    server = socketserver.ThreadingTCPServer(IP_PORT, Myserver) # 创建soeketserver对象，ThreadingTCPServer方法接收两个参数，一个是监听的ip地址和端口，另一个是刚才我们创建的类
    server.serve_forever() # 启动服务