day7 socket网络编程基础

Socket

Socket是什么？

    下面来看一下网络的传输过程：

   

    上面图片显示了网络传输的基本过程，传输是通过底层实现的，有很多底层，我们写传输过程的时候，要知道所有的过程那就太复杂了，socket为我们封装了底层的传输流程，让我们直接可以在socket上直接实现数据交换。

    socket本质：对底层网络协议的封装。

    socket实现数据的发送和接收，通过什么建立连接呢？下面看一幅简单的图片：

      

    在计算机上，我们运行了很多线程，我们如何实现数据的定向交换呢？如何实现客户端和服务器的连接呢？连接我们可以通过IP地址进行连接，连接上之后发送给那个程序呢？这时候我们就要通过port（端口号）进行指明，因为实现连接的过程是通过IP+端口号（port）进行连接。

    客户端

import socket
while True:
    s = socket.socket()
    '''生成一个socket连接'''
    s.connect(("localhost",6970))   #建立连接，连接本地，端口号是6969端口

    message = input("请输入您要发送的信息：").encode('utf-8')
    if message == "quit":
        break
    s.sendall(message)   #python3上只能传输二进制字节
    data = s.recv(1024)      #接收服务器端传来的内容
    print(data)

s.close()   #关闭连接

    上面代码就是客户端，通过客户端发送数据到服务器，实现交互，客户端加上了一个while循环，能够实现多次交互，我们知道，正常情况下，交互一次就退出了，通过While循环，让客户端不停的产生新的连接，就能不断与客户端进行数据交换。

    下面是客户算发送的数据，只能以字符的形式进行发送，所以发送的是字符，汉字看不到，进行转换了。而且不知道为什么，输入空之后，客户端没有响应，静止不动了：

请输入您要发送的信息：dasfda
b'dasfda'
请输入您要发送的信息：不能发送汉字吗
b'xe4xb8x8dxe8x83xbdxe5x8fx91xe9x80x81xe6xb1x89xe5xadx97xe5x90x97'
请输入您要发送的信息：放大法是否对
b'xe6x94xbexe5xa4xa7xe6xb3x95xe6x98xafxe5x90xa6xe5xafxb9'
请输入您要发送的信息：dfafdas
b'dfafdas'
请输入您要发送的信息：dfasdfa
b'dfasdfa'
请输入您要发送的信息：dfasfd
b'dfasfd'
请输入您要发送的信息：afdasdfas
fb'afdasdfas'
请输入您要发送的信息：dasfda
b'fdasfda'
请输入您要发送的信息：dfa
fdab'dfa'
请输入您要发送的信息：
b'fda'
请输入您要发送的信息：afasfda
b'afasfda'
请输入您要发送的信息：afdasfd
b'afdasfd'
请输入您要发送的信息：afdasdfa
b'afdasdfa'
请输入您要发送的信息：

服务器

import socket

'''生成socket实例'''
s = socket.socket()
s.bind(("localhost",6970))    #绑定本地IP和6969端口号
s.listen(10)     #监听客户端发送的信息，一旦有客户端发送过来连接，就接收，现在是等待状态，防止堵塞
print("连接建立完毕，正在等待数据.......")
while True:
    conn,addr = s.accept()    #接收数据，accept()会接收两个数据，一个是连接conn,一个是地址addr(IP和端口号）
    print("Addr：",addr)
    data = conn.recv(1024)   #通过连接接收数据
    print(data)
    conn.send(data)      #发送数据，把接收到的信息发送

conn.close()
s.close()

     上面是服务器的代码，我们也使用了一个循环，让服务器一直挂着，等待客户端发送数据，不停的接收：

    下面是服务器接收的数据：

连接建立完毕，正在等待数据.......
Addr： ('127.0.0.1', 51924)
b'dasfda'
Addr： ('127.0.0.1', 51926)
b'xe4xb8x8dxe8x83xbdxe5x8fx91xe9x80x81xe6xb1x89xe5xadx97xe5x90x97'
Addr： ('127.0.0.1', 51928)
b'xe6x94xbexe5xa4xa7xe6xb3x95xe6x98xafxe5x90xa6xe5xafxb9'
Addr： ('127.0.0.1', 51930)
b'dfafdas'
Addr： ('127.0.0.1', 51932)
b'dfasdfa'
Addr： ('127.0.0.1', 51934)
b'dfasfd'
Addr： ('127.0.0.1', 51936)
b'afdasdfas'
Addr： ('127.0.0.1', 51938)
b'fdasfda'
Addr： ('127.0.0.1', 51940)
b'dfa'
Addr： ('127.0.0.1', 51942)
b'fda'
Addr： ('127.0.0.1', 51944)
b'afasfda'
Addr： ('127.0.0.1', 51946)
b'afdasfd'
Addr： ('127.0.0.1', 51948)
b'afdasdfa'
Addr： ('127.0.0.1', 51950)

    可以看出，数据进行了多次的交互，并且接收了数据，是以字符编码形式进行接收的。

客户端
import socket

client = socket.socket()    #声明socket类型，同时生成socket连接对象
client.connect(("localhost",6969))

client.send("我要下载A片".encode("utf-8"))     #在python3中只能发送字节
data = client.recv(1024)    #默认接收数据的大小，定义1024个字节
print("recv:",data.decode())

client.close()    #关闭连接


服务器
#服务器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",6969))   #绑定要监听端口
server.listen()    #监听

print("我要开始等电话了")
conn,addr = server.accept()    #等待接收,conn对方的连接，addr对方的地址,接收会接收到一个IP编号和地址
#conn就是客户端连过来而在服务器端为其生成的一个连接实例
print(conn,addr)

print("电话来了")
data = conn.recv(1024)    #接收的数据大小,不能直接调用server接收，打电话新的进来，可以切换
print("recv:",data)
conn.send(data.upper())

server.close()

    下面来看一个循环的代码：

#服务器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",6969))   #绑定要监听端口
server.listen()    #监听

print("我要开始等电话了")
while True:
    conn,addr = server.accept()    #等待接收,conn对方的连接，addr对方的地址,接收会接收到一个IP编号和地址
    #conn就是客户端连过来而在服务器端为其生成的一个连接实例
    print(conn,addr)

    print("电话来了")
    data = conn.recv(1024)    #接收的数据大小,不能直接调用server接收，打电话新的进来，可以切换
    print("recv:",data)
    conn.send(data.upper())

server.close()

    首先启动服务器端，等待客户端发送数据：

    客户端：

import socket

client = socket.socket()    #声明socket类型，同时生成socket连接对象
client.connect(("localhost",6969))

while True:
    msg = input(">>：").strip()      #输入空会卡主，我们知道，QQ也是不允许用户输入空的，会提示输入为空
    client.send(msg.encode("utf-8"))     #在python3中只能发送字节
    data = client.recv(1024)    #默认接收数据的大小，定义1024个字节
    print("recv:",data.decode())

client.close()    #关闭连接

    客户端输入：

    >>：我
　　recv: 我
　　>>：要

    上面可以看出，客户端输入第一次正常，第二次卡住了，只能进行一次通讯，说明客户端的实现一次通讯之后终止了。

    服务端接收：

    我要开始等电话了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 6969), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 58460)> ('127.0.0.1', 58460)
　　电话来了
　　recv: b'xe6x88x91'

    可以看出，服务器端第一次接收数据之后，也卡住了，服务器端卡主是由于没有新的连接进来，连接并没有终端，而只是客户端自己断开，找不到新的连接挂在哪里。

    下面来修改服务器代码：

#服务器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",7071))   #绑定要监听端口
server.listen()    #监听

print("我要开始等电话了")
conn, addr = server.accept()  # 等待接收,conn对方的连接，addr对方的地址,接收会接收到一个IP编号和地址
# conn就是客户端连过来而在服务器端为其生成的一个连接实例
print(conn, addr)
print("电话来了")

while True:
    data = conn.recv(1024)    #接收的数据大小,不能直接调用server接收，打电话新的进来，可以切换
    # if not data:
    #     break
    print("recv:",data)
    conn.send(data.upper())

server.close()

    现在重新启动服务器，然后启动客户端，在客户端输入交互内容，如下：

客户端输入呢绒：
>>：wo 
recv: WO
>>：yao
recv: YAO
>>：zixue
recv: ZIXUE


服务器端接收内容：
我要开始等电话了
<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51508)> ('127.0.0.1', 51508)
电话来了
recv: b'wo'
recv: b'yao'
recv: b'zixue

    现在显示一切都是那么完美，现在来断开客户端，看会怎样，如下：

    ecv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''

    ......

    客户端断开之后，服务器端并没有断开，由于服务器端在循环接收消息，由于没有客户端发送消息，因为接收到的消息一直是空的，并且服务器端server = socket.accept()并没有执行接收过程，因为一直在运行循环。

    下面我们来验证服务器端的情况，看客户端断了之后，服务器端是如何执行的，为此我们需要简单修改一下服务器端代码，如下：

#服务器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",7071))   #绑定要监听端口
server.listen()    #监听

print("我要开始等电话了")
conn, addr = server.accept()  # 等待接收,conn对方的连接，addr对方的地址,接收会接收到一个IP编号和地址
# conn就是客户端连过来而在服务器端为其生成的一个连接实例
print(conn, addr)
print("电话来了")

count = 0
while True:
    data = conn.recv(1024)    #接收的数据大小,不能直接调用server接收，打电话新的进来，可以切换
    # if not data:
    #     break
    print("recv:",data)
    conn.send(data.upper())
    count += 1
    if count >= 10:
        break

server.close()

　　运行结果如下：

　　我要开始等电话了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51532)> ('127.0.0.1', 51532)
　　电话来了
　　recv: b'wo'
　　recv: b'yao'
　　recv: b'xe8x87xaaxe5xadxa6'
　　recv: b'xe5xbex80'
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''

    从上面代码可以看出，当客户端端口之后，服务器端并没有断开，由于连接断开了，服务器一直在循环接收数据。（在Windows上，如果客户端断开，服务器端也会断开）

    下面来修改一下代码，让客户端断开，服务器端也断开。

    如下：

#服务器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",7071))   #绑定要监听端口
server.listen()    #监听

print("我要开始等电话了")
conn, addr = server.accept()  # 等待接收,conn对方的连接，addr对方的地址,接收会接收到一个IP编号和地址
# conn就是客户端连过来而在服务器端为其生成的一个连接实例
print(conn, addr)
print("电话来了")

while True:
    data = conn.recv(1024)    #接收的数据大小,不能直接调用server接收，打电话新的进来，可以切换
    if not data:       #加入一个判断，如果接收为空，则断开服务器
        break
    print("recv:",data)
    conn.send(data.upper())

server.close()

    上面代码中，对服务器端代码进行了简单完善，让客户端断开的时候，服务器端也断开，如何实现呢？只需要判断客户端接收到空的时候终止既可以。然后启动服务器，启动客户端进行数据传输如下：

客户端输入：
/usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
>>：woyao
recv: WOYAO
>>：自学
recv: 自学
>>：Traceback (most recent call last):
  File "/home/zhuzhu/第七天/socket_client.py", line 7, in <module>
    msg = input(">>：").strip()      #输入空会卡主，我们知道，QQ也是不允许用户输入空的，会提示输入为空
KeyboardInterrupt


服务器端接收：
我要开始等电话了
<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51548)> ('127.0.0.1', 51548)
电话来了
recv: b'woyao'
recv: b'xe8x87xaaxe5xadxa6'

    从上面结果可以看出，客户端断开时候，服务器端也断开了，那么如何实现客户端断开，服务器端接收新的客户端的消息，只断开当前连接，重新生成一个新的连接。如下：

服务器端

#服务器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",7071))   #绑定要监听端口
server.listen()    #监听
while True:
    print("我要开始等电话了")
    conn, addr = server.accept()  # 等待接收,conn对方的连接，addr对方的地址,接收会接收到一个IP编号和地址
    # conn就是客户端连过来而在服务器端为其生成的一个连接实例
    print(conn, addr)
    print("电话来了")

    while True:
        data = conn.recv(1024)    #接收的数据大小,不能直接调用server接收，打电话新的进来，可以切换
        if not data:
            break
        print("recv:",data)
        conn.send(data.upper())

server.close()

    上面代码进行了两层嵌套，内层嵌套是如果接收消息为空，则断开本次连接，外层循环是内存连接断开之后，重新生成一个新的连接，因此我们首先启动服务器端，现在同时打开三个客户端如下:

    启动服务器：

    我要开始等电话了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
　　电话来了

    客户端1：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：

    客户端2：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：

    客户端3：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：

    首先在客户端1发送消息，如下：

    >>：11
　　recv: 11

    服务器：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_server.py
　　我要开始等电话了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=   　　  ('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
　　电话来了
　　recv: b'11'

    可以看到，服务器接收到了客户端1发送的消息，在客户端2和客户端3发送消息，如下：

    客户端2：

    >>：shibushi

    客户端3：
    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：接收不到吗？  
    服务器端：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_server.py
　　我要开始等电话了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
　　电话来了
　　recv: b'11'

    可以看到，服务器并没有接收到客户端2和客户端3的信息，现在终端客户端1，如下：

    客户端1：

    >>：11
　　>>：Traceback (most recent call last):
  　File "/home/zhuzhu/第七天/socket_client.py", line 7, in <module>
    msg = input(">>：").strip()      #输入空会卡主，我们知道，QQ也是不允许用户输入空的，会提示输入为空
　　KeyboardInterrupt

    服务器：

    我要开始等电话了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
　　电话来了
　　recv: b'11'
　　我要开始等电话了
　　<socket.socket fd=5, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 　　　　7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51570)> ('127.0.0.1', 51570)
　　电话来了
　　recv: b'shibushi'

     从上面可以看出，客户端1断开后，服务器与客户端1的连接也断开了，生成了一个新的连接，连接客户端2，并接收客户端2发送过来的消息。

    因此我们得出结论，上面代码实现了客户端断开后，服务器端重新挂起，等待新的连接的任务。

    当所有客户端中断后，如下：

/usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_server.py
我要开始等电话了
<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
电话来了
recv: b'11'
我要开始等电话了
<socket.socket fd=5, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51570)> ('127.0.0.1', 51570)
电话来了
recv: b'shibushi'
我要开始等电话了
<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51572)> ('127.0.0.1', 51572)
电话来了
recv: b'xe6x8exa5xe6x94xb6xe4xb8x8dxe5x88xb0xe5x90x97xefxbcx9f'
recv: b'shibush'
recv: b'duankaiyixai'
recv: b'exit'
我要开始等电话了

    可以看出，当客户端所有连接断开后，服务器端还在等待消息。等待新的连接介入。

    上面客户端代码是有缺陷的，因为send()是不能发送空的，我们发送空就会让客户端卡主，如下：

    客户端输入：

    >>：eoyoa
　　recv: EOYOA
　　>>：dfasfd
　　recv: DFASFD
　　>>：                        #发送空，卡住了

    从上面客户端执行代码可以看出，确实当前卡主了，现在来完善一下客户端，让当用户输入为空的时候，跳过本次过程，告诉用户不能发送空，重新输入：

import socket

client = socket.socket()    #声明socket类型，同时生成socket连接对象
client.connect(("localhost",7071))

while True:
    msg = input(">>：").strip()      #输入空会卡主，我们知道，QQ也是不允许用户输入空的，会提示输入为空
    if not msg:
        print("对不起，发送消息不能为空！")
        continue
    client.send(msg.encode("utf-8"))     #在python3中只能发送字节,send()不能发送空
    data = client.recv(1024)    #默认接收数据的大小，定义1024个字节
    print("recv:",data.decode())

client.close()    #关闭连接

    上面代码中，客户端加入了一个判断，当用户输入发送消息为空时，告诉用户不能为空，并跳过本次循环（我们知道，QQ聊天也是不能发送空消息的），运行如下：

    客户端输入：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：dasfd
　　arecv: DASFD
　　>>：dfasfd
　　recv: ADFASFD
　　>>：
　　对不起，发送消息不能为空！
　　>>：发顺丰达
　　recv: 发顺丰达                         #不小心打了一个广告
　　>>：
　　对不起，发送消息不能为空！
　　>>：

    可以看出，上述代码实现了不能发送为空的功能，如果想要空的时候退出，可以把continue改成break，当然这是非主流做法了。任何聊天工具不会让用户输入空就终止聊天的。