Python Socket编程

socket是一种长连接，有两种分别是基于TCP，UDP。而HTTP是一种短链接，为了提高效率而没有记忆的功能，后来加入了cookie，才能分辨出链接，每次请求都要有三次握手。如果有个功能需要频繁的从后台获取数据就得疯狂的请求后台，每次都得三次握手，这样就效率不高了，后来加入了keep-alive可以长连接了，但是后台不能主动推送数据到前台，如果有个东西能保持一直连接，然后还能从后台推送数据到前台是不是就很好。这个技术就叫socket，然后Python，Java，JavaScript我看都差不多，包括C，估计其他语言也是，其实就是定义一个底层的接口，其他语言实现接口，所以使用方法很类似，在此记录一下，供以后查看。

Socket

socket就是套接字，用于在不同进程间通信，可以是同一台电脑，也可以是网络上任意的电脑进程之间通信，比如我电脑上有QQ，你电脑上有QQ，告诉我你的ip和QQ端口号，就可以建立socket通信了。socket是建立在TCP、UDP协议上面的。TCP协议保证数据的完整性和有序性，但是UDP不保证。

socket

一般的套路如下图，不管哪个语言套路也都一样

socket过程

服务端就是创建一个socket对象，然后绑定端口和ip，紧接着进行监听链接，然后是阻塞等待接受客户端的链接，这个时候客户端也是创建一个socket对象，然后去链接服务端，一旦双方看上眼就开始你侬我侬，然后传递结束，断开连接，断开是四次握手哦。

Python3实现socket编程

TCP、UDP socket

TCP服务端

import socket
import random
# 创建实例
sk = socket.socket()
# 定义绑定ip和port
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，不断接受数据
while True:
    # 提示信息
    print("正在进行等待接受数据。。。")
    # 接受数据
    conn, address = sk.accept()
    # 定义信息
    msg = "连接成功！"
    # 返回信息
    # python3.x以上，网络数据的发送接受都是byte类型，如果发送的数据是str类型需要编码
    conn.send(msg.encode())
    while True:
        # 接受客户端消息
        data = conn.recv(1024)
        # 打印数据
        print(data.decode())
        if data == b'exit':
            break
        # 处理客户端数据
        conn.send(data)
        conn.send(str(random.randint(1, 1000)).encode())
    # 主动关闭连接
    conn.close()

TCP客户端

import socket
# 实例初始化
client = socket.socket()
# 访问的服务器的ip和port
ip_port = ("127.0.0.1", 8888)
# 连接主机
client.connect(ip_port)
# 定义一个循环，不断的发送接受消息
while True:
    # 接受主机信息
    data = client.recv(1024)
    # 打印接受的数据，此处的byte型数据特指python3.x以上
    print(data.decode())
    # 输入发送的消息
    msg_input = input("请输入发送的消息：")
    # 消息发送
    client.send(msg_input.encode())
    if msg_input == "exit":
        break
    data = client.recv(1024)
    print(data.decode())

UDP服务端

import socket
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
ip_port = ("127.0.0.1", 8888)
sk.bind(ip_port)
while True:
    data = sk.recv(1024)
    print(data.decode())

UDP客户端

import socket

sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

ip_port = ("127.0.0.1", 8888)

while True:
    msg_input = input("请输入发送的消息：")
    if msg_input == 'exit':
        break
    sk.sendto(msg_input.encode(), ip_port)
sk.close()

非阻塞socket

TCP服务端

import socketserver
import random

class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):

    def handle(self):
        # 定义连接变量
        conn = self.request
        # 发送消息
        msg = "Hello World"
        # 消息发送
        conn.send(msg.encode())
        # 进入循环，不断接受客户端消息
        while True:
            # 接受客户端消息
            data = conn.recv(1024)
            # 打印消息
            print(data.decode())
            if data == b'exit':
                break
            conn.send(data)
            conn.send(str(random.randint(1,1000)).encode())
        conn.close()


if __name__ == "__main__":
    # 创建多线程实例
    server = socketserver.ThreadingTCPServer(("127.0.0.1", 8888), MyServer)
    # 开启异步多线程，等待连接
    server.serve_forever()

TCP客户端

import socket
# 实例初始化
client = socket.socket()
# 访问的服务器的ip和port
ip_port = ("127.0.0.1", 8888)
# 连接主机
client.connect(ip_port)
# 定义一个循环，不断的发送接受消息
while True:
    # 接受主机信息
    data = client.recv(1024)
    # 打印接受的数据，此处的byte型数据特指python3.x以上
    print(data.decode())
    # 输入发送的消息
    msg_input = input("请输入发送的消息：")
    # 消息发送
    client.send(msg_input.encode())
    if msg_input == "exit":
        break
    data = client.recv(1024)
    print(data.decode())

参数意义

套接字格式：socket(family, type[,protocal]) 使用给定的套接族，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	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

创建TCP Socket：

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

创建UDP Socket：

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

Socket 函数

• TCP发送数据时，已建立好TCP链接，所以不需要指定地址，而UDP是面向无连接的，每次发送都需要指定发送给谁。
• 服务器与客户端不能直接发送列表，元素，字典等带有数据类型的格式，发送的内容必须是字符串数据。

服务器端 Socket 函数

Socket 函数	描述
s.bind(address)	将套接字绑定到地址，在AF_INET下，以tuple(host, port)的方式传入，如s.bind((host, port))
s.listen(backlog)	开始监听TCP传入连接，backlog指定在拒绝链接前，操作系统可以挂起的最大连接数，该值最少为1，大部分应用程序设为5就够用了
s.accept()	接受TCP链接并返回（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是链接客户端的地址。

客户端 Socket 函数

Socket 函数	描述
s.connect(address)	链接到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
s.connect_ex(address)	功能与s.connect(address)相同，但成功返回0，失败返回errno的值

公共 Socket 函数

Socket 函数	描述
s.recv(bufsize[, flag])	接受TCP套接字的数据，数据以字符串形式返回，buffsize指定要接受的最大数据量，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
s.sendall(string[, flag])	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
s.recvfrom(bufsize[, flag])	接受UDP套接字的数据u，与recv()类似，但返回值是tuple(data, address)。其中data是包含接受数据的字符串，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形式为tuple(ipaddr, port)，指定远程地址发送，返回值是发送的字节数
s.close()	关闭套接字
s.getpeername()	返回套接字的远程地址，返回值通常是一个tuple(ipaddr, port)
s.getsockname()	返回套接字自己的地址，返回值通常是一个tuple(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时间，timeout是一个浮点数，单位是秒，值为None则表示永远不会超时。一般超时期应在刚创建套接字时设置，因为他们可能用于连接的操作，如s.connect()
s.gettimeout()	返回当前超时值，单位是秒，如果没有设置超时则返回None
s.fileno()	返回套接字的文件描述
s.setblocking(flag)	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）。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的文件

参考：

• Socket通信原理
• Python Socket 编程详细介绍
• python运维-Socket网络编程
• Socket Programming in Python (Guide)