python3.0_day9_scoket基础之篇

一、socket简单介绍

　　socket通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。

　　socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，对于文件用【打开】【读写】【关闭】模式来操作。socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）

　　1、socket与file区别：　

• file模块是针对某个指定文件进行【打开】【读写】【关闭】
• socket模块是针对 服务器端 和 客户端Socket 进行【打开】【读写】【关闭】

　　2、socket与TCP/IP关联及区别？

　　socket：只负责处理数据，不负责数据传输，数据传输是按照TCP/IP协议进行传递

　　TCP/IP协议：主机如何接入互联网以及接入互联网两台主机通信标准

　　

　　TCP/IP协议四层架构：数据传输格式：ethernet报头+IP报头+TCP报头+http数据包

　　socker抽象层：只负责数据处理，不负责数据传递，数据按照TPC/IP协议进行传输

　　3、简单数据传输：

　　A：socket-server

import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',1009)
# #绑定协议，生成套接字
sk=socket.socket()
##绑定ip+协议+端口：用来唯一标识一个进程，ip_port必须是元组格式
sk.bind(ip_port)
#定义最大可以挂起胡链接数
sk.listen(5)
conn,addr = sk.accpet()  #conn：表示与客户端连接线路
while True:
	print('等待客户端发送消息、、、')
	#接收客户端发来的消息
	client_data = conn.recv(1024) #recv：阻塞，
	print("----->",type(client_data))
	print(client_data)
	#发消息
	send_data = client_data.upper() #将客户端接收消息转换至大写字母
	print(send_data)  #打印出要发给客户端信息
	conn.sendall(send_data)  #将信息发送给客户端
	conn.close()  #关闭连接

 　　B:socket_clint

#python3.0：只支持字节方式传递，python2.0：可以按照字符串方式传递

#客户端
import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',1009)  #（绑定IP+端口---》必须是一个元祖形式）
 #绑定协议，生成套接字
sk = socket.socket()
#链接服务器，如果服务器已经存在一个正常的链接，那么挂起
sk.connect(ip_port)
#发消息
send_data = input(">>:").strip()  #去除输入空的
#客户端发送消息至服务器端
sk.sendall(bytes(send_data,encoding='utf-8')) #python3.0：只支持字节方式传递，python2.0：可以按照字符串方式传递
#接收服务器端返回数据
server_reply = sk.recv(1024)
# print("---->",type(server_reply))
#将字节转换至字符串形式
print(str(server_reply,encoding='utf-8'))
# print(server_reply)
sk.close()  #关闭连接

 　　【1、套接字错误：python3.5版本后套接字只能发字节数（bytes），不能发字符串，在python2.7中支持发字符串形式(str)

　　　2、退出只在客户端退出就ok了

　　　3、S.accept()和s.recv()是堵塞（基于链接正常）

　　　4、listen(n)：n代表：能挂起的链接数，如果n=1，代表可以链接的一个，挂起一个，第三个拒绝链接】　　　

　　二、socket参数

　　绑定协议，生成套接字规则：sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0)　

参数一：地址簇
　　socket.AF_INET IPv4（默认）
　　socket.AF_INET6 IPv6

　　socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信
参数二：类型
　　socket.SOCK_STREAM　　流式socket , for TCP （默认）
　　socket.SOCK_DGRAM　　 数据报式socket , for UDP

　　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_RDM 是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。
　　socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务
参数三：协议
　　0　　（默认）与特定的地址家族相关的协议,如果是 0 ，则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议

 　　2、socket参数详解：

　　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

　　1、客户端与服务器多次传输数据

　　A：客户端　　

#客户端
#增加客户端重复发送数据
import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',1009)
 #绑定协议，生成套接字
sk = socket.socket()
#链接服务器，如果服务器已经存在一个正常的链接，那么挂起
sk.connect(ip_port)
#发消息
while True:
	send_data = input(">>:").strip()  #去除输入空的
	#客户端发送消息至服务器端
	sk.sendall(bytes(send_data,encoding='utf-8')) #python3.0：只支持字节方式传递，python2.0：可以按照字符串方式传递
	#接收服务器端返回数据
	server_reply = sk.recv(1024)
	#将字节转换至字符串形式
	print(str(server_reply,encoding='utf-8'))
sk.close()  #关闭套接字

 　　B：服务器端：　　

import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',1009)
# #绑定协议，生成套接字
sk=socket.socket()
##绑定ip+协议+端口：用来唯一标识一个进程，ip_port必须是元组格式
sk.bind(ip_port)
#定义最大可以挂起胡链接数
sk.listen(5)
conn, addr = sk.accept()  # conn：表示与客户端连接线路
while True:
	print('等待客户端发送消息、、、')
	#接收客户端发来的消息
	client_data = conn.recv(1024) #recv：阻塞，
	print("----->",type(client_data))
	print(client_data)
	#发消息
	send_data = client_data.upper() #将客户端接收消息转换至大写字母
	print(send_data)  #打印出要发给客户端信息
	conn.sendall(send_data)  #将信息发送给客户端
conn.close()  #关闭连接

 　　2、客户端与服务器多次传输数据（优化2）

　　客户端：　　

#客户端
#增加客户端重复发送数据
#增加：如果客户端输入字符串长度为0，程序则会跳出本次循环
import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',1009)
 #绑定协议，生成套接字
sk = socket.socket()
#链接服务器，如果服务器已经存在一个正常的链接，那么挂起
sk.connect(ip_port)
#发消息
while True:
	send_data = input(">>:").strip()  #去除输入空的
	# 如果发送字符长度为0，则终止下面程序运行
	# if len(send_data) == 0:break  #当服务器端为配置此项，客户端开始输入字符长度为0，则服务器端出现死循环
	if len(send_data) == 0:continue  #当客户端输入字符串长度为0，则跳出本次循环，执行下面语句
	#客户端发送消息至服务器端
	sk.sendall(bytes(send_data,encoding='utf-8')) #python3.0：只支持字节方式传递，python2.0：可以按照字符串方式传递
	if send_data == 'exit':break
	#接收服务器端返回数据
	server_reply = sk.recv(1024)
	#将字节转换至字符串形式
	print(str(server_reply,encoding='utf-8'))
sk.close()  #关闭套接字

  　　服务器端：　　

#服务器端
#增加：异常处理逻辑，捕获异常信息
import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',1009)
# #绑定协议，生成套接字
sk=socket.socket()
##绑定ip+协议+端口：用来唯一标识一个进程，ip_port必须是元组格式
sk.bind(ip_port)
#定义最大可以挂起胡链接数
sk.listen(5)
conn, addr = sk.accept()  # conn：表示与客户端连接线路
while True:
	try:
		print('等待客户端发送消息、、、')
		#接收客户端发来的消息
		client_data = conn.recv(1024) #recv：阻塞，
		print("----->",type(client_data))
		if str(send_data,encoding='utf-8')== 'exit': break
		print(client_data)
		#发消息
		send_data = client_data.upper() #将客户端接收消息转换至大写字母
		print(send_data)  #打印出要发给客户端信息
		conn.sendall(send_data)  #将信息发送给客户端
	except Exception:
		break
conn.close()  #关闭连接

 　　3、　服务器与多个客户端连接，当其中一个客户端断开之后，服务器继续连接下一个请求

　　A：服务器：　　

#解决问题：服务器连接多个请求时，当一个请求断开后，服务器继续连接下一个请求
#增加代码：在服务器端，对conn进行重复连接，并在运用try  except
#服务器
import socket
import  subprocess
ip_dum =('127.0.0.1',9999)
#买手机
s = socket.socket()   #建立socket连接
# print(s)  <socket.socket fd=220, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0>
#买手机卡
s.bind(ip_dum)
#开机
s.listen(5)   #设置拦截数量
#等待电话
while True:    #循环连接
	conn,addr = s.accept()  #conn表示
#接消息
	while True:
		try:   #解决功能：当客户端断开后，重新链接下一个请求
			recv_data = conn.recv(1024)
			print("--->",type(recv_data))
			if len(recv_data) ==0:break   #当客户端输入长度为0，则跳过本次循环
			#if str(recv_data,encoding='utf-8') == 'exit':break
			#发信息     如果客户端输出错误信息，则将错误信息提示，并
			#p = subprocess.Popen(str(recv_data,encoding='utf-8'),shell=True,stdout=subprocess.PIPE)
			send_data = recv_data.upper()
			print(send_data)
			conn.sendall(send_data)
		except Exception:
			break   #异常时，直接退出
#挂电话
conn.close()

  　　B：客户端01：

#客户端：
import socket
ip_dum = ('127.0.0.1',9999)
#买手机
s = socket.socket()
print(s)
#拨号
s.connect(ip_dum)
#发消息

while True:
	send_data =input(">>:").strip()
	if len(send_data)=='exit':break
	if len(send_data) ==0:continue   #当客户端输入长度为0，则跳过本次循环
	s.send(bytes(send_data,encoding='utf-8'))
	if send_data == 'exit':break
	#接收消息
	rece_data = s.recv(1024)
	print(str(rece_data,encoding='utf-8'))
#关闭
s.close()

 　　C：客户端02　　

#客户端：
import socket
ip_dum = ('127.0.0.1',9999)
#买手机
s = socket.socket()
print(s)
#拨号
s.connect(ip_dum)
#发消息
while True:
	send_data =input(">>:").strip()
	if len(send_data)=='exit':break
	if len(send_data) ==0:continue   #当客户端输入长度为0，则跳过本次循环
	s.send(bytes(send_data,encoding='utf-8'))
	if send_data == 'exit':break
	#接收消息
	rece_data = s.recv(1024)
	print(str(rece_data,encoding='utf-8'))
#关闭
s.close()

 　　4、socket与windows简单交互

　　A：服务器　　

#解决功能：用socket与windows进行交互，并将windows编码格式gbk-->str--->utf-8传给的客户端
#客户端输错命令时服务器端给错误提示并将结果返回给客户端
#服务器
import socket
import subprocess  #执行命令
ip_dum =('127.0.0.1',9999)
#买手机
s = socket.socket()   #建立socket连接
# print(s)  <socket.socket fd=220, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0>
#买手机卡
s.bind(ip_dum)
#开机
s.listen(5)   #设置拦截数量
#等待电话
while True:    #
	conn,addr = s.accept()  #conn表示
#接消息
	while True:
		try:   #解决功能：当客户端断开后，重新链接下一个请求
			recv_data = conn.recv(1024)
			print("--->",type(recv_data))
			if len(recv_data) ==0:break   #当客户端输入长度为0，则跳过本次循环
			#if str(recv_data,encoding='utf-8') == 'exit':break
			#发信息     如果客户端输出错误信息，则将错误信息提示，
			p = subprocess.Popen(str(recv_data,encoding='utf-8'),shell=True,stdout=subprocess.PIPE)#执行系统命令，windows平台
			ret = p.stdout.read()  #获取标准输出,获取windows输出数字并赋值给ret                                 #命令的标准输出是gbk编码，需要转换至utf8
			if len(ret)==0:  ##执行错误命令，标准输出为空，
				send_data='cmd error'
			else:
				send_data = str(ret,encoding='gbk')  #windows下输出gbk方式
			print(send_data)
			conn.sendall(bytes(send_data,encoding='utf-8'))  #j将gbk编码--》str---》字节utf8编码，python3.5:支持字符码形式进行传递值，将返回数据发送给客户端
		except Exception:
			break   #异常时，直接退出
#挂电话
conn.close()

 　　B：客户端：　　

#客户端：
import socket
ip_dum = ('127.0.0.1',9999)
#买手机
s = socket.socket()
print(s)
#拨号
s.connect(ip_dum)
#发消息

while True:
	send_data =input(">>:").strip()
	if len(send_data)=='exit':break
	if len(send_data) ==0:continue   #当客户端输入长度为0，则跳过本次循环
	s.send(bytes(send_data,encoding='utf-8'))
	if send_data == 'exit':break
	#接收消息
	rece_data = s.recv(1024) #recv：堵塞，当服务器返回一个空值，客户端则recv堵塞
	print(str(rece_data,encoding='utf-8'))
#关闭
s.close()

　三、socker粘包解析

　　A:socker-server　　

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socket
import subprocess #导入执行命令模块
ip_port=('127.0.0.1',9999) #定义元祖
#买手机
s=socket.socket()  #绑定协议，生成套接字
s.bind(ip_port)    #绑定ip+协议+端口：用来唯一标识一个进程，ip_port必须是元组格式
s.listen(5)        #定义最大可以挂起胡链接数
#等待电话
while True:  #用来重复接收新的链接
    conn,addr=s.accept()   #接收客户端胡链接请求，返回conn（相当于一个特定胡链接），addr是客户端ip+port
    #收消息
    while True: #用来基于一个链接重复收发消息
            try: #捕捉客户端异常关闭（ctrl+c）
                recv_data=conn.recv(1024) #收消息，阻塞
                if len(recv_data) == 0:break #客户端如果退出，服务端将收到空消息，退出

                #发消息
                p=subprocess.Popen(str(recv_data,encoding='utf8'),shell=True,stdout=subprocess.PIPE) #执行系统命令，windows平
                                                                                                      # 台命令的标准输出是gbk编码，需要转换
                res=p.stdout.read()   #获取标准输出
                if len(res) == 0:   #执行错误命令，标准输出为空，
                    send_data='cmd err'
                else:
                    send_data=str(res,encoding='gbk')  #命令执行ok，字节gbk---->str---->字节utf-8

                send_data=bytes(send_data,encoding='utf8')

                #解决粘包问题
                ready_tag='Ready|%s' %len(send_data)
                conn.send(bytes(ready_tag,encoding='utf8')) #发送数据长度
                feedback=conn.recv(1024)  #接收确认信息
                feedback=str(feedback,encoding='utf8')

                if feedback.startswith('Start'):
                    conn.send(send_data)  #发送命令的执行结果
            except Exception:
                break
    #挂电话
    conn.close()

 　　B:socker-cilent

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socket
ip_port=('127.0.0.1',9999)
#买手机
s=socket.socket()
#拨号
s.connect(ip_port)  #链接服务端，如果服务已经存在一个好的连接，那么挂起

while True:        #基于connect建立的连接来循环发送消息
    send_data=input(">>: ").strip()
    if send_data == 'exit':break
    if len(send_data) == 0:continue
    s.send(bytes(send_data,encoding='utf8'))

    #解决粘包问题
    ready_tag=s.recv(1024) #收取带数据长度的字节：Ready|9998
    ready_tag=str(ready_tag,encoding='utf8')
    if ready_tag.startswith('Ready'):#Ready|9998
        msg_size=int(ready_tag.split('|')[-1])  #获取待接收数据长度
    start_tag='Start'
    s.send(bytes(start_tag,encoding='utf8')) #发送确认信息

    #基于已经收到的待接收数据长度，循环接收数据
    recv_size=0
    recv_msg=b''
    while recv_size < msg_size:
        recv_data=s.recv(1024)
        recv_msg+=recv_data
        recv_size+=len(recv_data)
        print('MSG SIZE %s RECE SIZE %s' %(msg_size,recv_size))

    print(str(recv_msg,encoding='utf8'))
    #挂电话
s.close()

　　　三、socket-server　

　　1、SocketServer内部使用 IO多路复用 以及 “多线程” 和 “多进程” ，从而实现并发处理多个客户端请求的Socket服务端。即：每个客户端请求连接到服务器时，Socket服务端都会在服务器是创建一个“线程”或者“进 程” 专门负责处理当前客户端的所有请求。

　　

 　　2、python3.0与python2.7关于socketserver差异：

　　A：python3.0中导入socketserver中server为小写

　　B：python2.7中打入SocketServer中Server需要大写

　　2）socketserver实现多并发：

　　socketserver :　　

import  socketserver
#每一次新连接进来就实例化Myserver类
class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):#继承父类：socketserver.BaseRequestHandler中所有方法
	def handle(self):  #方法名字必须是：handle，因为基类已写好
		self.request.sendall(bytes("欢迎致电中国银行",encoding='utf-8'))  #server ---->client
		while True:
			data = self.request.recv(1024) #接收消息
			print("[%s] says:%s"%(self.client_address,data.decode()))
			self.request.sendall(data.upper()) #self.request ==conn  建立连接并将信息发送给客户端
if __name__ =='__main__':
	server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',9999),Myserver)  #将Myserver实例化
	server.serve_forever()  #serve_forever循环等待新连接

  　　socketclient:　　

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
sk = socket.socket() 
sk.connect(ip_port)
sk.settimeout(5)
#发消息
welcome_msg = sk.recv(1024)
print("from server:",welcome_msg.decode())
while True:
	send_data = input(">>:").strip()
	if len(send_data)=='0':continue
	sk.sendall(bytes(send_data,encoding='utf-8'))
	#收消息
	recv_data = sk.recv(1024)
	print(str(recv_data,encoding='utf-8'))

sk.close()

 　　3)解决多并发时其中一个客户端断了，服务器仍然继续工作，不出现死循环

　　　　解决方法：在接收客户端发来的消息中，判断消息的长度是否为0，如为0则break

import  socketserver
#每一次新连接进来就实例化Myserver类
class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):#继承父类：socketserver.BaseRequestHandler中所有方法
	def handle(self):  #方法名字必须是：handle，因为基类已写好
		self.request.sendall(bytes("欢迎致电中国银行",encoding='utf-8'))  #server ---->client
		while True:
			data = self.request.recv(1024) #接收消息
			print("--->",len(data))  #打印接收消息长度
			if len(data) =='0':break   #判断接收消息长度为0，则结束
			print("[%s] says:%s"%(self.client_address,data.decode()))
			self.request.sendall(data.upper()) #self.request ==conn  建立连接并将信息发送给客户端
if __name__ =='__main__':
	server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',9999),Myserver)  #将Myserver实例化
	server.serve_forever()  #serve_forever循环等待新连接

 　　4）