socket编程初识

一、socket
1、socket层



2、socket的理解
写python代码的时候socket就像是一个模块，通过import导入，通过调用模块中的方法建立两个进程之间的连接和通信。
Socket是应用层与传输层通信的中间软件抽象层，它是一组接口。它是为了帮我们简化两个进程之间通信的步骤，
使用Socket不需要我们很了解网络层、数据链路层等底层的工作原理，Socket已经帮我们把那些复杂的通信过程封装好了，
我们直接去使用就行了

socket是进行网络通信的一组API，只是一种连接模式，不是协议
socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），
通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。

用socket可以创建tcp连接，也可以创建udp连接，
这意味着，用socket可以创建任何协议的连接，因为其它协议都是基于此的。

3、套接字（socket）的发展史
套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。
一开始,套接字被设计用在同 一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。
套接字有两种（或者称为有两个种族）,分别是基于文件型的和基于网络型的。 

基于文件类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_UNIX
unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信


基于网络类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_INET
(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，
所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)



4、基于tcp/udp的socket
TCP:可靠的、面向连接的协议、传输效率低全双工通信（发送缓存&接收缓存）、面向字节流。使用TCP的应用：Web浏览器；电子邮件、文件传输程序。

UDP:不可靠的、无连接的服务，传输效率高，一对一、一对多、多对一、多对多、面向报文，尽最大努力服务，无拥塞控制。使用UDP的应用：域名系统 (DNS)；视频流；IP语音(VoIP)。

5、小例子
5-1、tcp协议的socket
对于TCP协议的socket server来说
不能同时接受多个client端的连接


# 服务端
import socket  # 导入socket
tcp_sk = socket.socket()  # 实例化一个服务器对象
tcp_sk.bind(('127.0.0.1',8080))  # 服务器绑定一个IP地址和端口
tcp_sk.listen()  # 监听连接

# conn可以理解为在服务端中与客户端进行交互的操作符(对象)
# addr是客户端的IP地址和端口
conn,addr = tcp_sk.accept()  # 接受客户端链接，此时如果没有客户端连接过来，服务器会在此等候，不会向下走(阻塞)

while True:
    se_msg = input('>>>:')
    conn.send(se_msg.encode('utf-8')) # send发送的内容必须是bytes类型
    re_msg = conn.recv(1024)  # recv接收客户端发送过来的内容，1024是接收的字节长度
    print(re_msg.decode('utf-8'))
conn.close() # 关闭与客户端的连接

tcp_sk.close()  # 关闭服务器
# 注意：一般情况下服务器是不会关闭的，会一直为用户提供服务。


# 客户端
import socket
sk = socket.socket()  # 实例化一个客户端对象
sk.connect(('127.0.0.1',8080))  # 连接服务端的IP和端口
while True:
    re_msg = sk.recv(1024)   
    print(re_msg.decode('utf-8'))
    se_msg = input('>>>:')
    sk.send(se_msg.encode('utf-8'))
sk.close() # 关闭客户端

注意：服务器和客户端的send,recv是一一对应的，也就是说，服务器send一次，客户端就需要recv一次，
客户端send一次，服务端也要recv一次。
客户端只需要连接上服务器就可以了，客户端的IP就是自己的IP，但是端口是由操作系统随机分配的。
tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端


还有的时候会遇到这种错误情况：

错误的意思是说你这个端口被占用了，引发的原因可能是因为，你运行服务端后直接按pycharm的强制退出键，导致操作系统并没有
第一时间知道你已经结束了这个程序，如果不急用这个端口的话，你可以等上几分钟，操作系统会反应过来你已经不需要这个程序了，
会自动帮你释放这个端口，或者你可以改一个端口使用，如果你很任性，你就要立刻马上使用这个端口，那么可以这样：
在bind之前加入一条socket配置，重用ip和端口
tcp_sk.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)  # 就是这个东西
tcp_sk.bind(('127.0.0.1',8080))  




可退出的：
服务端：
import socket
sk = socket.socket()
sk.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
sk.bind(('127.0.0.1',8085))
sk.listen()

while True:
    conn,addr = sk.accept()
    while True:
        se_msg = input('>>>:')
        conn.send(se_msg.encode('utf-8'))
        if se_msg == 'q':
            break
        re_msg = conn.recv(1024)
        if re_msg == b'q':
            break
        print(re_msg.decode('utf-8'))
    conn.close()
sk.close




客户端：
import socket
sk = socket.socket()
sk.connect(('127.0.0.1',8085))
while True:
    re_msg = sk.recv(1024)
    if re_msg == b'q':
        break
    print(re_msg.decode('utf-8'))
    se_msg = input('>>>:')
    sk.send(se_msg.encode('utf-8'))
    if se_msg == 'q':
        break
sk.close()




5-2、udp的socket

server端
import socket

sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) # 设置type使其成为udp类型的socket
sk.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
sk.bind(('127.0.0.1',8005)) # 绑定IP和端口

msg,addr = sk.recvfrom(1024)  # 接收信息和对方IP

print(msg.decode('utf-8'))
print(addr)

sk.sendto('你好'.encode('utf-8'),addr)  # 发送信息给对方

sk.close()



client端：
import socket
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
sk.sendto('hello'.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8005))
msg,addr = sk.recvfrom(1024)
print(msg.decode('utf-8'))
print(addr)
sk.close()



注意：udp支持多个客户端同时与服务端交互，
但是开始发送消息的一方肯定是客户端，因为客户端不传送消息给服务端，服务端是
不知道客户端的IP的，是无法通信的，所以要通信，只能客户端先发起请求。




循环模式：
服务端：
import socket
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) # 设置type使其成为udp类型的socket
sk.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
sk.bind(('127.0.0.1',8005)) # 绑定IP和端口

while True:
    msg,addr = sk.recvfrom(1024)  # 接收信息和对方IP
    print(addr,msg.decode('utf-8'))
    msg_send = input('>>>:')
    sk.sendto(msg_send.encode('utf-8'),addr)  # 发送信息给对方

sk.close()


客户端：
import socket
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
while True:
    msg_send = input('>>>:')
    sk.sendto(msg_send.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8005))
    msg,addr = sk.recvfrom(1024)
    print(addr,msg.decode('utf-8'))
sk.close()



6、socket参数详解

family	地址系列应为AF_INET(默认值),AF_INET6,AF_UNIX,AF_CAN或AF_RDS。 （AF_UNIX 域实际上是使用本地 socket 文件来通信）
type	套接字类型应为SOCK_STREAM(默认值),SOCK_DGRAM,SOCK_RAW或其他SOCK_常量之一。 SOCK_STREAM 是基于TCP的，有保障的（即能保证数据正确传送到对方）面向连接的SOCKET，多用于资料传送。  SOCK_DGRAM 是基于UDP的，无保障的面向消息的socket，多用于在网络上发广播信息。
proto	协议号通常为零,可以省略,或者在地址族为AF_CAN的情况下,协议应为CAN_RAW或CAN_BCM之一。
fileno	如果指定了fileno,则其他参数将被忽略,导致带有指定文件描述符的套接字返回。 与socket.fromfd()不同,fileno将返回相同的套接字,而不是重复的。 这可能有助于使用socket.close()关闭一个独立的插座。

二、软件开发的架构
1、C/S架构：server client
Client与Server就是客户端与服务器端的意思，这里的客户端通常指的是我们的应用程序


2、B/S架构
Browser与Server就是浏览器端与服务器端架构，Browser指的是浏览器，其实也是一种Client客户端，只是这个客户端不需要大家去安装什么应用程序，
只需在浏览器上通过HTTP请求服务器端相关的资源（网页资源），客户端Browser浏览器就能进行增删改查。


3、b/s的趋势
随着我们要安装的应用程序越来越多，我们就会感觉很麻烦，如果能像浏览器一样，只打开浏览器就可以访问各种资源，那么久方便很多了，
所以手机端也是向着b/s方向发展的(微信小程序就是一个很好的例子，只要打开微信，在微信搜索需要的应用即可，不需要额外打开其他程序)

pc端
    浏览器
        统一了程序的入口
手机端
    微信小程序
        统一了程序的入口