Python Socket

是什么

简单而言socket是一种网络编程需要我们编写服务端与客户端，我们可以简单的理解为客户端与服务器之间交互的方式实现手段之一。

Python的Socket通信逻辑大致如下图：

怎么用

Python肯定是需要我们导入包的

import socket

似乎这个是自带的？反正pip install socket没能安装，但是可以直接导入

导入包之后我们需要使用socket.socket()方法来创建一个套接字

sk = socket.socket([family[, type[, proto]]])

参数说明：

• family: 套接字家族，可以使AF_UNIX或者AF_INET。
• type: 套接字类型，根据是面向连接的还是非连接分为SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM，也就是TCP和UDP的区别。
• protocol: 一般不填默认为0。

或者直接socket.socket()，则全部使用默认值。

参数定义：

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	IPv4
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)

创建后对应的对象后可以使用如下方法：

方法	描述
服务器端方法
s.bind()	绑定地址(host,port)到套接字，在AF_INET下,以元组(host,port)的形式表示地址。
s.listen(backlog)	开始监听。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()	被动接受客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来，并返回(conn,address)二元元组,其中conn是一个通信对象，可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。
客户端方法
s.connect(address)	客户端向服务端发起连接。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()	connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常
公共方法
s.recv(bufsize)	接收数据，数据以bytes类型返回，bufsize指定要接收的最大数据量。
s.send()	发送数据。返回值是要发送的字节数量。
s.sendall()	完整发送数据。将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.recvform()	接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是(data,address)。其中data是包含接收的数据，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto(data,address)	发送UDP数据，将数据data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，必须执行。
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

常用方法已经加粗

注意事项：

• Python3以后，socket传递的都是bytes类型的数据，字符串需要先转换一下，string.encode()即可；另一端接收到的bytes数据想转换成字符串，只要bytes.decode()一下就可以。

• 在正常通信时，connect()、accept()和recv()方法都是阻塞的。所谓的阻塞，指的是程序会暂停在那，一直等到有数据过来。

简单创建 —— TCP模式

用户端

对于用户端，我们就只用创建一个套接字，进行链接服务器，通过sendall()进行发送到服务端即可

import socket

s = socket.socket() # 使用默认参数
s.connect("127.0.0.1",8080) # 发送到本地 8080 端口
message = input("[+] you: ") # 输入发送的信息
s.sendall(message.encode()) # 发送信息
reply = s.recv(1024).decode() # 1024的缓冲区，进行获取返回数据
print(reply)
s.close() # 关闭链接

这个方式十分的简单，编写也没有什么难度，但是只能执行一次，随后便关闭了链接，与此同时对于多个客户端时上述脚本并不能很好的提供服务。因为Python发送的Socket默认是单进程单线程，只能同时出口一个链接请求。

如果需要实现一直保持链接状态我们可以加入一个while(1)进行循环，当用户输入指定内容后退出链接。

对于我们想要对多个客户端进行提供服务需要我们加入一个多线程，我们可以使用Python内置的threading模块，配合socket模块使用

import socket
import threading        # 导入线程模块


def link_handler(link, client):     
    """
    该函数为线程需要执行的函数，负责具体的服务器和客户端之间的通信工作
    :param link: 当前线程处理的连接
    :param client: 客户端ip和端口信息，一个二元元组
    :return: None
    """
    print("服务器开始接收来自[%s:%s]的请求...." % (client[0], client[1]))
    while True:     # 利用一个死循环，保持和客户端的通信状态
        client_data = link.recv(1024).decode()
        if client_data == "exit":
            print("结束与[%s:%s]的通信..." % (client[0], client[1]))
            break
        print("来自[%s:%s]的客户端向你发来信息：%s" % (client[0], client[1], client_data))
        link.sendall('服务器已经收到你的信息'.encode())
    link.close()


ip_port = ('127.0.0.1', 9999)
sk = socket.socket()            # 创建套接字
sk.bind(ip_port)                # 绑定服务地址
sk.listen(5)                    # 监听连接请求

print('启动socket服务，等待客户端连接...')
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import socket
import threading        # 导入线程模块


def link_handler(link, client):     
    """
    该函数为线程需要执行的函数，负责具体的服务器和客户端之间的通信工作
    :param link: 当前线程处理的连接
    :param client: 客户端ip和端口信息，一个二元元组
    :return: None
    """
    print("服务器开始接收来自[%s:%s]的请求...." % (client[0], client[1]))
    while True:     # 利用一个死循环，保持和客户端的通信状态
        client_data = link.recv(1024).decode()
        if client_data == "exit":
            print("结束与[%s:%s]的通信..." % (client[0], client[1]))
            break
        print("来自[%s:%s]的客户端向你发来信息：%s" % (client[0], client[1], client_data))
        link.sendall('服务器已经收到你的信息'.encode())
    link.close()


ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
sk = socket.socket()            # 创建套接字
sk.bind(ip_port)                # 绑定服务地址
sk.listen(5)                    # 监听连接请求

print('启动socket服务，等待客户端连接...')

while True:     # 一个死循环，不断的接受客户端发来的连接请求
    conn, address = sk.accept()  # 等待连接，此处自动阻塞
    # 每当有新的连接过来，自动创建一个新的线程，
    # 并将连接对象和访问者的ip信息作为参数传递给线程的执行函数
    t = threading.Thread(target=link_handler, args=(conn, address))
    t.start() # 一个死循环，不断的接受客户端发来的连接请求

服务器端

服务器端的编写也是比较简单的，我们只需要创建一个循环，使其一直监听对应的端口，看看是否有程序进行链接，并作出相应处理即可

import socket

ip_port = ('127.0.0.1', 9999)

sk = socket.socket()            # 创建套接字
sk.bind(ip_port)                # 绑定服务地址
sk.listen(5)                    # 监听连接请求
print('启动socket服务，等待客户端连接...')
conn, address = sk.accept()     # 等待连接，此处自动阻塞
while True:     # 一个死循环，直到客户端发送‘exit’的信号，才关闭连接
    client_data = conn.recv(1024).decode()      # 接收信息
    if client_data == "exit":       # 判断是否退出连接
        exit("通信结束")
    print("来自%s的客户端向你发来信息：%s" % (address, client_data))
    conn.sendall('服务器已经收到你的信息'.encode())    # 回馈信息给客户端
conn.close()    # 关闭连接

简单创建 —— UDP模式

相对TCP编程，UDP编程就简单多了，当然可靠性和安全性也差很多。由于UDP没有握手和挥手的过程，因此accept()和connect()方法都不需要。下面是一个简单的例子：

# 服务端
import socket
ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 0) # 需要在此处进行设置为UDP模式
sk.bind(ip_port)

while True:
    data = sk.recv(1024).strip().decode()
    print(data)
    if data == "exit":
        print("客户端主动断开连接！")
        break

sk.close()

# --------------------------------- #
# 客户端
import socket
ip_port = ('127.0.0.1', 8080)

sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 0) # 需要在此处进行设置为UDP模式
while True:
    inp = input('发送的消息：').strip()
    sk.sendto(inp.encode(), ip_port)
    if inp == 'exit':
        break

sk.close()