Python学习记录-socket编程

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-06-15 08:46 153阅读 0赞

# Python学习记录-socket编程 #

@(学习)\[python, socket\]

*  Python学习记录-socket编程
    
     *  OSI七层模型详解
     *  Python socket
     *  socket函数
     *  TCP socket通信流程
     *  Python Internet 模块

## 1. OSI七层模型详解 ##

![7层协议图][7]

以上图见：[http://blog.csdn.net/yaopeng\_2005/article/details/7064869][http_blog.csdn.net_yaopeng_2005_article_details_7064869]  
其它详情可参考：[socket网络基础][socket]

## 2. Python socket ##

**什么是 Socket?**  
Socket又称”套接字”，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，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。

Python 提供了两个级别访问的网络服务：  
\* 低级别的网络服务支持基本的 Socket，它提供了标准的 BSD Sockets API，可以访问底层操作系统Socket接口的全部方法。  
\* 高级别的网络服务模块 SocketServer， 它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发。

## 3. socket()函数 ##

Python 中，我们用 socket（）函数来创建套接字，语法格式如下：  
`socket.socket([family[, type[, proto]]])`  
参数  
\* family: 套接字家族可以使AF\_UNIX或者AF\_INET  
\* type: 套接字类型可以根据是面向连接的还是非连接分为SOCK\_STREAM或SOCK\_DGRAM  
\* protocol: 一般不填默认为0.  
Socket 对象(内建)方法

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="2">服务器端套接字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.bind()</td> 
   <td>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.listen()</td> 
   <td>开始TCP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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.accept()</td> 
   <td>被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="2">客户端套接字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.connect()</td> 
   <td>主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.connect_ex()</td> 
   <td>connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="2">公共用途的套接字函数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.recv()</td> 
   <td>接收TCP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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.send()</td> 
   <td>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.sendall()</td> 
   <td>完整发送TCP数据，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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.recvform()</td> 
   <td>接收UDP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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.sendto()</td> 
   <td>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.close()</td> 
   <td>关闭套接字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.getpeername()</td> 
   <td>返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.getsockname()</td> 
   <td>返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.setsockopt(level,optname,value)</td> 
   <td>设置给定套接字选项的值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.getsockopt(level,optname[.buflen])</td> 
   <td>返回套接字选项的值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.settimeout(timeout)</td> 
   <td>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()）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.gettimeout()</td> 
   <td>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.fileno()</td> 
   <td>返回套接字的文件描述符。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.setblocking(flag)</td> 
   <td>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>s.makefile()</td> 
   <td>创建一个与该套接字相关连的文件</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 4. TCP socket通信流程 ##

Socket是网络编程的一个抽象概念。通常我们用一个Socket表示“打开了一个网络链接”，而打开一个Socket需要知道目标计算机的IP地址和端口号，再指定协议类型即可。

以下是TCP socket通信流程图  
![socket通信流程图][socket 1]

以下是python伪代码  
![Alt text][]

以下是一个基本的tcp socket服务端和客户端代码示例

#!/usr/bin/env python
    # _*_coding:utf-8_*_
    ''' * Created on 2017/5/23 21:59. * @author: Chinge_Yang. '''
    
    # 服务器端
    import socket
    
    server = socket.socket()
    server.bind(('localhost', 6969))  # 绑定要监听的端口
    server.listen()  # 监听
    
    conn, addr = server.accept()  # 等待连接
    # conn是客户端连接过来，在服务端生成的一个连接实例
    data = conn.recv(1024)  # 1024字节
    print("recv:", data)
    conn.send(data.upper())
    
    server.close()

#!/usr/bin/env python
    # _*_coding:utf-8_*_
    ''' * Created on 2017/5/23 21:55. * @author: Chinge_Yang. '''
    
    # 客户端
    import socket
    
    client = socket.socket()  # 声明socket类型，同时生成socket链接对象
    client.connect(('localhost', 6969))
    
    client.send("Hello world!".encode("utf-8"))
    data = client.recv(1024)  # 1024字节
    print("recv:", data.decode())
    
    client.close()

**socket server并发实例**

import socketserver  # 导入socketserver模块
    
    
    class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):  # 创建一个类，继承自socketserver模块下的BaseRequestHandler类
        def handle(self):  # 要想实现并发效果必须重写父类中的handler方法，在此方法中实现服务端的逻辑代码（不用再写连接准备，包括bind()、listen()、accept()方法）
            while 1:
                conn = self.request
                addr = self.client_address
                # 上面两行代码，等于 conn,addr = socket.accept()，只不过在socketserver模块中已经替我们包装好了，还替我们包装了包括bind()、listen()、accept()方法
                while 1:
                    accept_data = str(conn.recv(1024), encoding="utf8")
                    print(accept_data)
                    if accept_data == "byebye":
                        break
                    send_data = bytes(input(">>>>>"), encoding="utf8")
                    conn.sendall(send_data)
                conn.close()
    
    
    if __name__ == '__main__':
        sever = socketserver.ThreadingTCPServer(("127.0.0.1", 8888),
                                                MyServer)  # 传入 端口地址 和 我们新建的继承自socketserver模块下的BaseRequestHandler类 实例化对象
    
        sever.serve_forever()  # 通过调用对象的serve_forever()方法来激活服务端

import socket
    
    sk = socket.socket()
    sk.connect(("127.0.0.1", 8888))  # 主动初始化与服务器端的连接
    while True:
        send_data = input("输入发送内容:")
        sk.sendall(bytes(send_data, encoding="utf8"))
        if send_data == "byebye":
            break
        accept_data = str(sk.recv(1024), encoding="utf8")
        print("".join(("接收内容：", accept_data)))
    sk.close()

## 5. Python Internet 模块 ##

以下列出了 Python 网络编程的一些重要模块：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>协议</th> 
   <th>功能用处</th> 
   <th>端口号</th> 
   <th>Python 模块</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>HTTP</td> 
   <td>网页访问</td> 
   <td>80</td> 
   <td>httplib, urllib, xmlrpclib</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>NNTP</td> 
   <td>阅读和张贴新闻文章，俗称为”帖子”</td> 
   <td>119</td> 
   <td>nntplib</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>FTP</td> 
   <td>文件传输</td> 
   <td>20</td> 
   <td>ftplib, urllib</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SMTP</td> 
   <td>发送邮件</td> 
   <td>25</td> 
   <td>smtplib</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>POP3</td> 
   <td>接收邮件</td> 
   <td>110</td> 
   <td>poplib</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>IMAP4</td> 
   <td>获取邮件</td> 
   <td>143</td> 
   <td>imaplib</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Telnet</td> 
   <td>命令行</td> 
   <td>23</td> 
   <td>telnetlib</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Gopher</td> 
   <td>信息查找</td> 
   <td>70</td> 
   <td>gopherlib, urllib</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

更多用法：  
[https://docs.python.org/3.5/library/socket.html?highlight=socket\#module-socket][https_docs.python.org_3.5_library_socket.html_highlight_socket_module-socket]

[7]: /images/20220615/795045c0b0b6438abd725deaccb39dea.png
[http_blog.csdn.net_yaopeng_2005_article_details_7064869]: http://blog.csdn.net/yaopeng_2005/article/details/7064869
[socket]: http://www.runoob.com/w3cnote/android-tutorial-socket-intro.html
[socket 1]: /images/20220615/a5168b857d0347c0bbe300658c4ee8a2.png
[Alt text]: /images/20220615/3036ae9a3275490fbf991c3b6e72da73.png
[https_docs.python.org_3.5_library_socket.html_highlight_socket_module-socket]: https://docs.python.org/3.5/library/socket.html?highlight=socket#module-socket