python socket编程

一. HTTP、Socket、TCP概念（简介）

　　HTTP（单向）：

　　　　HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是因特网上应用最为广泛的一种网络传输协议，所有的WWW文件都必须遵守这个标准。HTTP是一个基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）。

　　Socket：

　　　　网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。建立网络通信连接至少要一对端口号(socket)。socket本质是编程接口(API)，对TCP/IP的封装，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口；HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式；Socket是发动机，提供了网络通信的能力。

　　TCP：

　　　　（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内[1]  另一个重要的传输协议。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。

二. client和server实现通信

　　1.socket图解：

　　服务端
　　客户端
　　socket发送http请求
　　写类模拟urllib类
　　urllib和socket区别
　　urllib支持client，但是socket支持server、client等等
　　urllib支持http、ftp等协议属于应用层是包装过socket的
　　学习socket的目的不是为了让大家在任何时候都用socket去编程，而是要知道底层后期理解协程容易、以及具体问题在解决的时候首先能想到还有socket底层可以用

　　2.Socket 类型（2,3,4摘抄于https://blog.csdn.net/rebelqsp/article/details/22109925，便于查看,在这里感谢博主）

　　　　套接字格式：

　　　　　　socket(family,type[,protocal]) 使用给定的地址族、套接字类型、协议编号（默认为0）来创建套接字。

 

 

 

socket类型	描述
socket.AF_UNIX	只能够用于单一的Unix系统进程间通信
socket.AF_INET	服务器之间网络通信
socket.AF_INET6	IPv6
socket.SOCK_STREAM	流式socket , for TCP
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_SEQPACKET	可靠的连续数据包服务
创建TCP Socket：	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
创建UDP Socket：	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

　　

　　3.Socket 函数

　　　　注意点:

　　　　　　1）TCP发送数据时，已建立好TCP连接，所以不需要指定地址。UDP是面向无连接的，每次发送要指定是发给谁。

　　　　　　2）服务端与客户端不能直接发送列表，元组，字典。需要字符串化repr(data)。

socket函数		描述
服务端socket函数
s.bind(address)	将套接字绑定到地址, 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址.
s.listen(backlog)	开始监听TCP传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept()	接受TCP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。
客户端socket函数
s.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。
s.connect_ex(adddress)	功能与connect(address)相同，但是成功返回0，失败返回errno的值。
公共socket函数
s.recv(bufsize[,flag])	接受TCP套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send(string[,flag])	发送TCP数据。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。
s.sendall(string[,flag])	完整发送TCP数据。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。
s.recvfrom(bufsize[.flag])	接受UDP套接字的数据。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。
s.sendto(string[,flag],address)	发送UDP数据。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。
s.close()	关闭套接字。
s.getpeername()	返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname()	返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)	设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])	返回套接字选项的值。
s.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connect()）
s.gettimeout()	返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)	如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()	创建一个与该套接字相关连的文件

　　4.socket编程思路

　　　　TCP服务端：

　　　　　　 1 创建套接字，绑定套接字到本地IP与端口

  　　　　　　 # socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) , s.bind()

　　　　　　2 开始监听连接                   #s.listen()

　　　　　　3 进入循环，不断接受客户端的连接请求              #s.accept()

　　　　　　4 然后接收传来的数据，并发送给对方数据         #s.recv() , s.sendall()

　　　　　　5 传输完毕后，关闭套接字                     #s.close()

　　　　TCP客户端:

　　　　　　1 创建套接字，连接远端地址

       　　　　# socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) , s.connect()

　　　　　　2 连接后发送数据和接收数据          # s.sendall(), s.recv()

　　　　　　3 传输完毕后，关闭套接字          #s.close()

　　5.简单通信代码（socket）：

　　　　server端：

import socket
server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#绑定本地ip，端口为8000
server.bind(('0.0.0.0',8000))
#开始监听
server.listen()
sock, addr=server.accept()
#获取从客户端发送的数据,一次获取1K的数据
data=sock.recv(1024)
#收到的数据是bytes类型
print(data.decode('utf8'))
sock.send('你好，client端，我是server端'.encode('utf8'))
server.close()
sock.close()

　　　　client端：

import socket
client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1',8000))
#发送数据给server端
client.send('你好，server端，我是client端'.encode('utf8'))
#接收server端发送的数据
data=client.recv(1024)
print(data.decode('utf8'))
client.close()

　　　　效果：

三. socket实现聊天和多用户连接（网页用的是web socket）

　　1.单用户：

#只能实现单个聊天
#server端
import socket
server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#绑定本地ip，端口为8000
server.bind(('0.0.0.0',8000))
#开始监听
server.listen()
sock, addr=server.accept()
#获取从客户端发送的数据,一次获取1K的数据
while True:
    data=sock.recv(1024)
    #收到的数据是bytes类型
    print(data.decode('utf8'))
    #输入呢内容发送
    re_data=input('Post Content：')
    sock.send(re_data.encode('utf8'))
    # server.close()
    # sock.close()




#client端
import socket
client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1',8000))
#发送数据给server端
while True:
    re_data=input('Post content:')
    client.send(re_data.encode('utf8'))
    #接收server端发送的数据
    data=client.recv(1024)
    print(data.decode('utf8'))
    #client.close()

　　2.多用户：

　　　　2.1server端：

# server端
import socket
import threading

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定本地ip，端口为8000
server.bind(('0.0.0.0', 8000))
# 开始监听
server.listen()


def handle_sock(sock, addr):
    while True:
        data = sock.recv(1024)
        # 收到的数据是bytes类型
        post_data=data.decode('utf8')
        #如果是bye就关闭连接
        print(post_data)
        if post_data.lower()=='bye':
            break
        # 输入内容发送
        re_data = input('Post Content：')
        sock.send(re_data.encode('utf8'))
    sock.close()


# 获取从客户端发送的数据,一次获取1K的数据
while True:
    # 用线程处理多用户，即新接收的连接
    sock, addr = server.accept()
    client_thread = threading.Thread(target=handle_sock, args=(sock, addr))
    client_thread.start()

　　　　2.2client端：

#client端
import socket
client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1',8000))
#发送数据给server端
while True:
    re_data=input('Post content:')
    client.send(re_data.encode('utf8'))
    #接收server端发送的数据
    data=client.recv(1024)
    print(data.decode('utf8'))
    #client.close()

　　　　2.3效果:

四. socket模拟http请求

#模拟http请求
import socket
from urllib.parse import urlparse

def get_url(url):
    #通过socket请求html
    url=urlparse(url)
    host=url.netloc
    path=url.path
    if path=="":
        path="/"
    #建立socket连接
    client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    client.connect((host,80))
    #向服务器发送数据
    client.send("GET {} HTTP/1.1
Host:{}
Connection:close

".format(path, host).encode("utf8"))
    #将数据读取完
    data=b""
    while True:
        d=client.recv(1024)
        if d:
            data+=d
        else:
            break
    #会将header信息作为返回字符串
    data=data.decode('utf8')
    print(data.split('

')[1])
    client.close()

if __name__=='__main__':
    get_url('http://www.baidu.com')

'''
输出：
<!DOCTYPE html><!--STATUS OK-->.......
'''