Python学习打call第四十二天：socket编程

1.socket编程的概念

• 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”，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；

• 线程之间的通信形式有：event时间，lock锁，信号量，queue队列等；

• 进程之间的通信，一般使用套接字，套接字的IPC方式使得跨平台之间的进程通信成为可能，最早的socket是在BSD-Unix平台上发布，最终成为了行业标准，使得计算机之间的通信变得非常简单；

2.socket( )类详解

• 套接字格式：socket(family, type[,protocal])使用给定的套接族，套接字类型，协议编号（默认为0）来创建套接字 ；

• socket.AF_UNIX：用于同一台机器上的进程通信（既本机通信）；

• socket.AF_INET：用于服务器与服务器之间的网络通信；

• socket.AF_INET6：基于IPV6方式的服务器与服务器之间的网络通信；

• socket.SOCK_STREAM：基于TCP的流式socket通信；

• socket.SOCK_DGRAM：基于UDP的数据报式socket通信；

• 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；

3.TCP服务器端代码实现

import socket
from pprint import pprint

# 创建TCP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
socket_instance.bind(('127.0.0.1', 9000))

# 操作系统可以挂起的最大连接数，如果同一时间的连接数超过5，拒绝其他的连接
socket_instance.listen(5)

# 循环接收新的客户端连接
while True:
    # 接收客户端的请求，且获取新socket对象和客户端信息
    new_socket, client_addr = socket_instance.accept()

    # 循环接收已连接的客户端发送的数据
    while True:
        # 从缓存区中读取1024字节信息
        data = new_socket.recv(1024).decode()
        # 返回客户端的一下信息
        pprint(data)
        # 返回客户端地址 ('127.0.0.1', 51978)
        pprint(client_addr)
        # 发送数据
        new_socket.sendall('Server has received your msg'.encode())

4.TCP客户端代码实现

import socket

# 创建TCP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
socket_instance.connect(('127.0.0.1', 9000))
while True:
    cmd = input("请输入您想说的话:")
    socket_instance.send(cmd.encode())
    data = socket_instance.recv(1024)
    print(data)

5.UDP服务器端代码实现

import socket

# 创建UDP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
socket_instance.bind(('127.0.0.1', 9000))

# 循环接收新的客户端连接
while True:
    # 接收客户端的请求，且获取新socket对象和客户端信息
    data, client_addr = socket_instance.recvfrom(1024)
    print(data.decode())
    socket_instance.sendto('Server has receive your data'.encode(), client_addr)

6.UDP客户端代码实现

import socket

# 创建socket实例
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

while True:
    data = input("请输入您想说的话:")
    socket_instance.sendto(data.encode(), ('127.0.0.1', 9000))
    data, server_addr = socket_instance.recvfrom(1024)
    print(data.decode())

7.服务器端socket实例对象创建连接的方法有：

• bind()：将套接字绑定到地址，在AF_INET下，以tuple(host, port)的方式传入；

• listen()：开始监听TCP传入连接；

• accept()：接受TCP链接并返回（new_socket, address），其中new_socket是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据，address是链接客户端的地址；

8.客户端socket实例对象创建连接的方法有：

• connect()：连接到address处的套接字，一般address的格式为tuple(host, port)，如果链接出错，则返回socket.error错误；

• connect_ex()：功能与s.connect(address)相同，但成功返回0，失败返回errno的值；

9.客户端和服务器端socket实例对象都有的方法：

• recv()：接受TCP套接字的数据，数据以字符串形式返回；

• send()：发送TCP数据，将字符串中的数据发送到链接的套接字，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；

• sendall()：完整发送TCP数据，将字符串中的数据发送到链接的套接字，但在返回之前尝试发送所有数据，成功返回None，失败则抛出异常；

• recvfrom()：接受UDP套接字的数据；

• sendto()：发送UDP数据，将数据发送到套接字；

• close()：关闭套接字；

• getpeername()：返回套接字的远程地址；

• getsockname()：返回套接字自己的地址；

• settimeout()：设置套接字操作的超时时间；

• gettimeout()：返回当前超时值，单位是秒，如果没有设置超时则返回None；

• fileno()：返回套接字的文件描述；

• setblocking()：如果flag为0，则将套接字设置为非阻塞模式，否则将套接字设置为阻塞模式（默认值）；

• makefile()：创建一个与该套接字相关的文件；

• setsockopt()：设置给定套接字选项的值；

• getsockopt()：返回套接字选项的值；

10.TCP 和UDP的区别有哪些

• TCP传输数据使用字节流的方式传输，而UDP是数据报传输；

• TCP对网络条件要求高，而UDP更适合实时传输；

• TCP编程可以保证传输的可靠性，UDP则不保证；

• TCP会产生粘包现象，而UDP则容易丢包；

• TCP使用listen方法和accpet方法，而UDP不需要；

• TCP使用recv方法和send方法，而UDP使用recvfrom方法和sendto方法；

11.UDP 服务器端的实现步骤

• 创建 socket 对象；

• 向socket 对象绑定服务器地址；

• 进入与客户端交互数据的循环阶段；

• 接收客户端发来的数据（包括 bytes 对象 data，以及客户端的 IP 地址和端口号 addr，其中 addr 为二元组 (host, port)；

• 打印接收信息，表示从地址为 addr 的客户端接收到数据）；

• 关闭；

12.UDP客户端的实现步骤

• 创建 socket 对象；

• 初始化 UDP 服务器的地址；

• 进入与服务器交互数据的循环阶段；

• 等待用户输入数据；

• 向服务器端发送接收数据；

• 关闭套接字，不再向服务器发送数据；