测试人必会：Python带你上手WebSocket

关于Socket那些事

Socket，即网络套接字，是双向通信通道的端点（是抽象的）。

套接字可以在一个进程内、同一台机器上的进程之间，或者在不同机器上的进程之间进行通信。

网络套接字可以通过多种不同的通道类型得以实现，例如TCP、UDP等。

换句话说，网络套接字，是在计算机网络中，两个运行程序之间通信流中的一个端点。这个端点是一个虚拟抽象的概念，并不存在任何硬件。

网络套接字可以通过IP地址和端口号的组合来唯一标识。下面我们对于Socket套接字相关术语做简单介绍，以便于后续内容的理解。

Domain（域）

作为网络中的传输机制，域是协议中的一员。这些域的值是常量，例如AF_INET、PF_INET、PF_UNIX、PF_X25等，这些常量都属于地址系列，用于指定套接字可以与之通信的地址类型。

Type（类型）

表示两个端点之间的通信类型，通常有SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM。

SOCK_STREAM

基于TCP，数据传输比较有保障，是有保障的面向连接的Socket，即能保证数据正确传送到对方；基于数据流的传输；使用TCP/IP协议的网络编程。

SOCK_DGRAM

基于UDP，用于无向连接协议，是无保障的面向消息的socket，主要用于在网络上发放广播信息；基于数据包的传输；使用UDP协议的网络编程。

Protocol（协议）

用于标识域和类型内的协议变形。它的默认值是0，通常被省略。

Hostname（主机名）

网络接口的标识符。主机名可以是字符串、点分四组地址或冒号（也可能是点）表示法的IPV6地址。

Port（端口）

每个服务器监听调用一个或多个客户端的端口。

PythonSocket模块

在Python中实现Socket编程，就需要用到Socket模块。我们可以通过以下语法创建Socket：

# 导入socket库，创建一个简单的socket
import socket
s = socket.socket (socket_family, socket_type, protocol = 0)

创建Socket时，可以使用不同参数（相关概念可参见上文）：

• socket_family：AF_UNIX或AF_INET
• socket_type：SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM
• protocol：这通常被忽略，默认为0

SocketMethods套接字方法

Python中为套接字提供了三种不同的方法，分别是"服务端套接字方法"、“客户端套接字方法”、“通用套接字方法”。

服务端套接字方法

在客户端-服务器架构中（C/S架构），有一个中央服务器，来提供服务，众多不同的客户端则从该中央服务器接收服务。众多不同客户端也会向该中央服务器发出请求。

C/S架构中的一些重要服务器套接字方法有：

socket.bind()

将服务器地址（主机名，端口号）绑定到套接字。

socket.listen()

监听与套接字的连接，该方法启动了TCP监听器；此方法中的参数用于指定排队链接的最大数量（最小值为0，最大值为5）。

socket.accept()

接受TCP客户端连接，该方法将返回一对值（conn,address），其中conn是一个新的套接字对象，用于发送和接受数据；address是绑定到套接字的地址。在使用该方法之前，必须先使用socket.bind()和socket.listen()这两个方法。

客户端套接字方法

在客户端-服务器架构中（C/S架构），客户端会请求服务器，并且也会从服务器接收服务。

socket.connect(address)

该方法主动建立服务器连接，简而言之，该方法的作用就是将客户端连接到服务器。

通用套接字方法

除了客户端和服务端套接字方法，还有一些通用的套接字方法，这些方法在Socket套接字编程中也非常有用。

常用的通用套接字方法有：

.recv(bufsize)

用于从套接字接收TCP消息；

参数bufsize代表缓冲区大小，定义了该方法在任何时候可以接收的最大数据量。

socket.send(bytes)

用于将数据发送到连接着远程机器的套接字上；

参数bytes表示发送到套接字的字节数。

socket.recvfrom(data,address)

用于从套接字接收数据；

该方法返回两对值（data、address）：其中，data表示接收到的数据，address表示发送数据的套接字地址。

socket.sendto(data,address)

用于向套接字发送数据；

该方法返回两对值（data、address）：其中，data表示发送的字节数，address表示远程机器的地址。

socket.close()

用于关闭套接字。

socket.gethostname()

返回主机的名称。

socket.sendall(data)

• 将所有数据发送到连接着远程机器的套接字，直到发生错误；
• 期间，如果发生错误，则使用socket.close()方法关闭套接字。

建立连接

为了能够在服务器和客户端之间建立连接，我们需要通过Python编写两个程序，分别用于服务器和客户端。

服务端程序

socket.bind()方法

在服务端Socket套接字程序中，通过使用socket.bind()方法，将其绑定到指定的IP地址及端口号上，这样一来，就可以监听到传入该IP和端口上的请求。

socket.listen()方法

然后，使用socket.listen()方法将服务器设置为监听模式。

该方法有一个参数，表示当服务器正忙时，当前允许几个连接保持等待，例如socket.listen(2)，则表示当前允许2个连接保持等待，如果第3个套接字尝试连接，则该连接请求会被拒绝。

socket.send()方法

使用socket.send()方法向客户端发送消息。

socket.accept方法

使用socket.accept()方法启动连接。

socket.close()方法

使用socket.close()方法关闭连接。

服务端程序_Demo：

import socket
def Server_side():
 host = socket.gethostname()
 port = 23333
 serversocket = socket.socket()
 serversocket.bind((host, port))
 serversocket.listen(1)
 print('socket 监听中')
 while True:
 conn, addr = serversocket.accept()
 print("收到连接请求 %s" % str(addr))
 msg = '连接已创建' + "\r\n"
 conn.send(msg.encode('ascii'))
 conn.close()
if __name__ == '__main__':
 Server_side()

客户端程序

创建socket对象

在客户端socket程序中，需要先创建一个socket对象。然后将该socket对象连接到正在运行着的服务器端口（即上面的23333端口）。

socket.connect()方法

使用socket.connect()方法建立连接。

socket.recv()方法

socket.recv()方法用于客户端接收来自服务器的消息。

socket.close()方法

socket.close()方法关闭客户端。

客户端程序_Demo：

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
host = socket.gethostname()
port = 23333
s.connect((host, port))
msg = s.recv(1024) s.close()
print (msg.decode('ascii'))

分别启动服务端和客户端程序，在运行服务端程序后，在终端上获得以下输出：

socket is listening
Got connection from ('XXX.XX.XXX.XXX', 65426) # 此处IP为客户端IP

在运行客户端程序后，在终端上获得以下输出：

Connecting Established 

网络套接字异常处理

try和except，可用于处理网络套接字异常，示例脚本如下：

import socket
host = socket.gethostname()
port = 23333
# 创建套接字对象 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
try:
 # 绑定服务端IP及端口
 s.bind((host,port))
 
 # 设置客户端的等待时间
 s.settimeout(3)
 data, addr = s.recvfrom(1024)
 print ("recevied from ",addr)
 print ("obtained ", data)
 s.close()
except socket.timeout :
 print ("No connection between client and server")
 s.close()
 

脚本解析：

（1）通过当前服务端IP及指定端口号（23333），创建了一个套接字对象。

（2）在 try - except 异常处理块中，使用 socket.bind() 方法，尝试绑定服务端IP及端口；

（3）使用 socket.settimeout() 方法设置客户端的等待时间，示例中设置为3秒；

（4）在except块中对异常进行处理，如果服务器和客户端之间没有建立连接，将打印一条消息。

以上程序运行后，在终端上获得以下输出：

No connection between client and server

总结

Web Socket是测试人员知识储备库中不可或缺的一项，本次分享对Web Socket来龙去脉做了梳理，结合Python进行了实战演练。希望通过本文的学习，能够加深你对Web Socket认知，让它不再成为你的知识盲区。

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