python 套接字Socket详解

socket简介

1. 什么是socket ？

socket(简称 套接字) 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：

它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的

例如我们每天浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等

2.注意：

• 所谓进程指的是：运行的程序以及运行时用到的资源这个整体称之为进程
• 所谓进程间通信指的是：运行的程序之间的数据共享

3. 创建socket

在 Python 中 使用socket 模块的函数 socket 就可以完成：

import socket
socket.socket(AddressFamily, Type)

说明：

函数 socket.socket 创建一个 socket，该函数带有两个参数：

• Address Family：可以选择 AF_INET（用于 Internet 进程间通信） 或者 AF_UNIX（用于同一台机器进程间通信）,实际工作中常用AF_INET
• Type：套接字类型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）或者 SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）

创建一个udp socket（udp套接字）

 

import socket
 
# 创建udp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
 
# ...这里是使用套接字的功能（省略）...
 
# 不用的时候，关闭套接字
s.close()

创建一个tcp socket（tcp套接字）

import socket
 
# 创建tcp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 
# ...这里是使用套接字的功能（省略）...
 
# 不用的时候，关闭套接字
s.close()

一、 网络—udp通信：

 

udP通信模型如图:

 

1. udp网络程序-发送数据：

1. 创建客户端套接字
2. 发送/接收数据
3. 关闭套接字

示例代码如下：

#coding=utf-8

from socket import *

# 1. 创建udp套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# 2. 准备接收方的地址# '192.168.133.1'表示目的ip地址# 8080表示目的端口
dest_addr = ('192.168.133.1', 8080) # 注意 是元组，ip是字符串，端口是数字

# 3. 从键盘获取数据
send_data = input("请输入要发送的数据:")

# 4. 发送数据到指定的电脑上的指定程序中
udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)

# 5. 关闭套接字
udp_socket.close()

 

运行网络调试助手：

 2. udp网络程序-发送、接收数据

#coding=utf-8

from socket import *

# 1. 创建udp套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# 2. 准备接收方的地址
dest_addr = ('192.168.133.1', 8080)

# 3. 从键盘获取数据
send_data = input("请输入要发送的数据:")

# 4. 发送数据到指定的电脑上
udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)

# 5. 等待接收对方发送的数据
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) # 1024表示本次接收的最大字节数

# 6. 显示对方发送的数据# 接收到的数据recv_data是一个元组# 第1个元素是对方发送的数据
# 第2个元素是对方的ip和端口
print(recv_data[0].decode('gbk'))
print(recv_data[1])

# 7. 关闭套接字
udp_socket.close()

运行网络调试助手：

 

在pycharm中运行程序：

 

 

应用：udp聊天器

说明

• 在一个电脑中编写1个程序，有2个功能
• 1.获取键盘数据，并将其发送给对方
• 2.接收数据并显示
• 并且功能数据进行选择以上的2个功能调用

 代码如下：

import socket


def send_msg(udp_socket):
"""获取键盘数据，并将其发送给对方"""
　　# 1. 从键盘输入数据
　　msg = input("请输入要发送的数据:")
　　# 2. 输入对方的ip地址
　　dest_ip = input("请输入对方的ip地址:")
　　# 3. 输入对方的port
　　dest_port = int(input("请输入对方的port:"))
　　# 4. 发送数据
　　udp_socket.sendto(msg.encode("utf-8"), (dest_ip, dest_port))


def recv_msg(udp_socket):
"""接收数据并显示"""
　　# 1. 接收数据
　　recv_msg = udp_socket.recvfrom(1024)
　　# 2. 解码
　　recv_ip = recv_msg[1]
　　recv_msg = recv_msg[0].decode("utf-8")
　　# 3. 显示接收到的数据
　　print(">>>%s:%s" % (str(recv_ip), recv_msg))


def main():
　　# 1. 创建套接字
　　udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
　　# 2. 绑定本地信息
　　udp_socket.bind(("", 7890))
　　while True:
　　　　# 3. 选择功能
　　　　print("="*30)
　　　　print("1:发送消息")
　　　　print("2:接收消息")
　　　　print("="*30)
　　　　op_num = input("请输入要操作的功能序号:")

　　　　# 4. 根据选择调用相应的函数
　　　　if op_num == "1":
　　　　　　send_msg(udp_socket)
　　　　elif op_num == "2":
　　　　　　recv_msg(udp_socket)
　　　　else:
　　　　　　print("输入有误，请重新输入...")

if __name__ == "__main__":
　　main()

二、 网络—tcp通信：

 

TCP通信模型如图:

tcp客户端构建流程：

1.创建socket　　

2. 建立连接 connect　　

3. 发送 send　　

4. 接收recv　

示例代码：

from socket import *

# 创建socket
tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

# 目的信息
server_ip = input("请输入服务器ip:")
server_port = int(input("请输入服务器port:"))

# 链接服务器
tcp_client_socket.connect((server_ip, server_port))

# 提示用户输入数据
send_data = input("请输入要发送的数据：")

tcp_client_socket.send(send_data.encode("gbk"))

# 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节
recvData = tcp_client_socket.recv(1024)
print('接收到的数据为:', recvData.decode('gbk'))

# 关闭套接字
tcp_client_socket.close()

运行网络调试助手：

在pycharm中运行程序:

 

tcp服务器构建流程：

1. socket创建一个套接字
2. bind绑定ip和port
3. listen使套接字变为可以被动链接
4. accept等待客户端的链接
5. recv/send接收发送数据

示例代码：

from socket import *

# 创建socket
tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

# 本地信息
address = ('', 7788)

# 绑定
tcp_server_socket.bind(address)

# 使用socket创建的套接字默认的属性是主动的，使用listen将其变为被动的，这样就可以接收别人的链接了
tcp_server_socket.listen(128)

# 如果有新的客户端来链接服务器，那么就产生一个新的套接字专门为这个客户端服务
# client_socket用来为这个客户端服务# tcp_server_socket就可以省下来专门等待其他新客户端的链接
client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()

# 接收对方发送过来的数据
recv_data = client_socket.recv(1024) # 接收1024个字节
print('接收到的数据为:', recv_data.decode('gbk'))

# 发送一些数据到客户端
client_socket.send("thank you !".encode('gbk'))

# 关闭为这个客户端服务的套接字，只要关闭了，就意味着为不能再为这个客户端服务了，如果还需要服务，
# 只能再次重新连接
client_socket.close()

运行流程：

 <1>tcp服务器：

 <2>网络调试助手：

 

tcp注意点：

1. tcp服务器一般情况下都需要绑定，否则客户端找不到这个服务器
2. tcp客户端一般不绑定，因为是主动链接服务器，所以只要确定好服务器的ip、port等信息就好，本地客户端可以随机
3. tcp服务器中通过listen可以将socket创建出来的主动套接字变为被动的，这是做tcp服务器时必须要做的
4. 当客户端需要链接服务器时，就需要使用connect进行链接，udp是不需要链接的而是直接发送，但是tcp必须先链接，只有链接成功才能通信
5. 当一个tcp客户端连接服务器时，服务器端会有1个新的套接字，这个套接字用来标记这个客户端，单独为这个客户端服务
6. listen后的套接字是被动套接字，用来接收新的客户端的链接请求的，而accept返回的新套接字是标记这个新客户端的
7. 关闭listen后的套接字意味着被动套接字关闭了，会导致新的客户端不能够链接服务器，但是之前已经链接成功的客户端正常通信。
8. 关闭accept返回的套接字意味着这个客户端已经服务完毕
9. 当客户端的套接字调用close后，服务器端会recv解堵塞，并且返回的长度为0，因此服务器可以通过返回数据的长度来区别客户端是否已经下线
10. 先运行server的代码，再运行client的代码。

案例:文件下载器

 服务器 参考代码如下：

from socket import *
import sys


def get_file_content(file_name):
"""获取文件的内容"""
　　try:
　　　　with open(file_name, "rb") as f:
　　　　content = f.read()
　　　　return content
　　except:
　　　　print("没有下载的文件:%s" % file_name)


def main():

　　if len(sys.argv) != 2:
　　　　print("请按照如下方式运行：python3 xxx.py 7890")
　　　　return
　　else:
　　　　# 运行方式为python3 xxx.py 7890
　　　　port = int(sys.argv[1])


　　# 创建socket
　　tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
　　# 本地信息
　　address = ('', port)
　　# 绑定本地信息
　　tcp_server_socket.bind(address)
　　# 将主动套接字变为被动套接字
　　tcp_server_socket.listen(128)

　　while True:
　　　　# 等待客户端的链接，即为这个客户端发送文件
　　　　client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
　　　　# 接收对方发送过来的数据
　　　　recv_data = client_socket.recv(1024) # 接收1024个字节
　　　　file_name = recv_data.decode("utf-8")
　　　　print("对方请求下载的文件名为:%s" % file_name)
　　　　file_content = get_file_content(file_name)
　　　　# 发送文件的数据给客户端
　　　　# 因为获取打开文件时是以rb方式打开，所以file_content中的数据已经是二进制的格式，因此不需要encode编码
　　　　if file_content:
　　　　　　client_socket.send(file_content)
　　　　　　# 关闭这个套接字
　　　　　　client_socket.close()

　　# 关闭监听套接字
　　tcp_server_socket.close()


if __name__ == "__main__":
　　main()

客户端 参考代码如下:

from socket import *


def main():

　　# 创建socket
　　tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

　　# 目的信息
　　server_ip = input("请输入服务器ip:")
　　server_port = int(input("请输入服务器port:"))

　　# 链接服务器
　　tcp_client_socket.connect((server_ip, server_port))

　　# 输入需要下载的文件名
　　file_name = input("请输入要下载的文件名：")

　　# 发送文件下载请求
　　tcp_client_socket.send(file_name.encode("utf-8"))

　　# 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节（1K）
　　recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
　　# print('接收到的数据为:', recv_data.decode('utf-8'))
　　# 如果接收到数据再创建文件，否则不创建
　　if recv_data:
　　　　with open("[接收]"+file_name, "wb") as f:
　　　　f.write(recv_data)

　　# 关闭套接字
　　tcp_client_socket.close()


if __name__ == "__main__":
　　main()