PYTHON——TCP&UDP：Socket初识

一、概述

　　套接字（socket）是用于网络通信的数据结构。在任何类型的通信开始之前，都必须创建Socket，可以将它们比作电话插孔，没有它们就无法进行通信。
　　Socket主要分为面向连接的Socket和无连接的Socket。面向连接的Socket使用的主要协议是传输控制协议，也就是我们常说的TCP，TCP的Socket名称是SOCK_STREAM。无连接的Socket的主要协议是用户数据报协议，也就是常说的UDP，UDP的Socket的名字是SOCK_DGRAM。

二、建立TCP服务端

（一）描述
    在Python语言中创建Socket服务端程序，需要使用socket模块中的socket类。创建Socket服务端程序的步骤如下：
    1、创建Socket对象；（根据给定的IP地址类型，协议类型）
    2、绑定端口号；
    3、监听端口号；
    4、等待客户端Socket的连接；
    5、读取从客户端发送过来的数据；
    6、向客户端发送数据。
    7、关闭客户端Socket连接；
    8、关闭服务端Socket连接。
    上面的某些步骤可能会执行多次，例如，第4步等待客户端Socket连接，可以放在一个循环中，当处理完一个客户端请求后，再继续等待另一个客户端的请求。
    关键字常量表示的意义：AF_INET：IPV4，AF_INET6：IPV6，SOCK_STREAM:TCP，SOCK_DGRAM：UDP
（二）实例1：最简单的socket通信实例
Socket服务端代码：

import socket

# 学socket的秘籍：一收一发

sk = socket.socket()

# family=AF_INET, type=SOCK_STREAM
# from socket import *
# sk = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
host=''  #空表示本机，等效于127.0.0.1和localhost
port=8000
address = (host,port)
sk.bind(address)
sk.listen(3)
print('waiting......')
conn,addr = sk.accept()  #这个conn是客户端的socket对象。非常重要。
# inp = input('>>>')
# conn.send(bytes(inp,'utf8'))
data = str(conn.recv(1024),'utf8')
print(data)

Socket客户端代码：

import socket

sk=socket.socket()
address = ('127.0.0.1',8000)
sk.connect(address)

# data = str(sk.recv(1024),'utf8')  #会在此处阻塞住，等待返回值。
# print(data)

inp = input('>>>')
sk.send(bytes(inp,'utf8'))

（三）实例2：完善升级：socket实现单人聊天：可以同时开多个客户端，但是同时只能一个客户端与服务端通信，其他客户端排队中，等前面聊天的客户端退出后，队列中的一个客户端开始可以聊天。

Socket服务端代码：

import socket

# 学socket的秘籍：一收一发
sk = socket.socket()
host=''  #空表示本机，等效于127.0.0.1和localhost
port=8000
address = (host,port)
sk.bind(address)
sk.listen(3)
print('waiting......')
# conn,addr = sk.accept()  #这个conn是客户端的socket对象。非常重要。

while True:
    conn, addr = sk.accept()  # 这个conn是客户端的socket对象。非常重要。
    while True:
        data = str(conn.recv(1024),'utf8')
        if data=='':  #客户端退出时，最后还是会给服务端发送一个空串。即data为空。
            break
        print(data)
        inp = input('>>>')
        conn.send(bytes(inp,'utf8'))

conn.close()

Socket客户端代码： 

import socket

sk=socket.socket()
address = ('127.0.0.1',8000)
sk.connect(address)

while True:
    inp = input('>>>')
    if inp=='exit':
        break
    sk.send(bytes(inp,'utf8'))
    data = sk.recv(1024)
    print(str(data,'utf-8'))

sk.close()

 （四）实例3：不间断聊天和退出处理

Socket服务端代码：

import socket

# 学socket的秘籍：一收一发
sk = socket.socket()
host=''  #空表示本机，等效于127.0.0.1和localhost
port=8000
address = (host,port)
sk.bind(address)
sk.listen(3)
print('waiting......')
# conn,addr = sk.accept()  #这个conn是客户端的socket对象。非常重要。

while True:
    conn, addr = sk.accept()  # 这个conn是客户端的socket对象。非常重要。
    print(addr)
    while True:
        try:
            data = str(conn.recv(1024),'utf8')
        except Exception:
            break
        print(data)
        if data=='':  #客户端退出时，最后还是会给服务端发送一个空串。即data为空。
            break
        inp = input('>>>')
        conn.send(bytes(inp,'utf8'))

conn.close()

Socket客户端代码：

import socket

sk=socket.socket()
address = ('127.0.0.1',8000)
sk.connect(address)

while True:
    inp = input('>>>')
    if inp=='exit':
        break
    sk.send(bytes(inp,'utf8'))
    data = sk.recv(1024)
    print(str(data,'utf-8'))

sk.close()

三、总结

在python3，socket传送的内容（发送和接收都是）都是bytes类型。而已一定要遵循：一发一收原则。
server下的方法：
    bind()
    listen()
    accept()
    recv()
    send(string)
    sendall()

client下的方法
    connect()
    recv()
    send(string)
    sendall()

常用函数如下：

sk.bind(address)

　　#s.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)

　　#开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量。

      #backlog等于5，表示内核已经接到了连接请求，但服务器还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5
      #这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列

sk.setblocking(bool)

　　#是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，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（hostname,port）,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。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量，该数量可能小于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