Python入门教程：socket编程
socket是基于C/S架构的，也就是说进行socket网络编程，通常需要编写两个py文件，一个服务端，一个客户端。
首先，导入Python中的socket模块： import socket
Python中的socket通信逻辑如下图所示（图片来自网络）：
image.png
这张逻辑图，是整个socket编程中的重点的重点，你必须将它理解、吃透，然后刻在脑海里，真正成为自己记忆的一部分！很多人说怎么都学不会socket编程，归根到底的原因就是没有“死记硬背”知识点。
在Python中，import socket后，用socket.socket()方法来创建套接字，语法格式如下：
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。
直接socket.socket()，则全部使用默认值。
下面是具体的参数定义：
image.png
通过s = socket.socket()方法，我们可以获得一个socket对象s，也就是通常说的获取了一个“套接字”，该对象具有一下方法：
image.png
image.png
注意事项：
1.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。
2.在正常通信时，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。
socket编程思路：
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.接收传来的数据，或者发送数据给对方：s.recv() , s.sendall()
5.传输完毕后，关闭套接字：s.close()
客户端:
1.创建套接字，连接服务器地址：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()
Python的socket编程，通常可分为TCP和UDP编程两种，前者是带连接的可靠传输服务，每次通信都要握手，结束传输也要挥手，数据会被检验，是使用最广的通用模式；后者是不带连接的传输服务，简单粗暴，不加控制和检查的一股脑将数据发送出去的方式，但是传输速度快，通常用于安全和可靠等级不高的业务场景，比如文件下载。
TCP编程
服务器端：
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
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
客户端：
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socket
ip_port = ('127.0.0.1', 9999)
s = socket.socket() # 创建套接字
s.connect(ip_port) # 连接服务器
while True: # 通过一个死循环不断接收用户输入，并发送给服务器
inp = input("请输入要发送的信息： ").strip()
if not inp: # 防止输入空信息，导致异常退出
continue
s.sendall(inp.encode())
if inp == "exit": # 如果输入的是‘exit’，表示断开连接
print("结束通信！")
break
server_reply = s.recv(1024).decode()
print(server_reply)
s.close() # 关闭连接
上面这个例子，基本能够展示出socket通信的机制。套接字的创建和关闭，服务器的绑定和监听，客户端的连接，这些都是固定套路，没什么难点。关键之处在于循环内部的收发逻辑，这里才是重点，需要根据你自己的业务需求，正确编写。这个过程中，一定要注意，收发是一一对应的，有发就要有收，并且recv()方法默认是阻塞的。
大家可以在自己的环境中测试上面的例子，并加入更多的内容，不断地进行尝试。然而试过之后，你们会发现，虽然服务器和客户端在一对一的情况下，工作良好，但是，如果有多个客户端同时连接同一个服务器呢？结果可能不太令人满意，因为服务器无法同时对多个客户端提供服务。为什么会这样呢？因为Python的socket模块，默认情况下创建的是单进程单线程，同时只能处理一个连接请求，如果要实现多用户服务，那么需要使用多线程机制。
下面我们使用Python内置的threading模块，配合socket模块创建多线程服务器。客户端的代码不需要修改，可以继续使用。
#!/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', 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...')
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()
启动这个多线程服务器，然后多运行几个客户端，可以很明显地看到，服务器能够同时与多个客户端通信，基本达到我们的目的。
UDP编程：
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', 9999)
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 0)
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', 9999)
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 0)
while True:
inp = input('发送的消息：').strip()
sk.sendto(inp.encode(), ip_port)
if inp == 'exit':
break
sk.close()
