Python socket

python基础

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2019-6-13

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Python的网络编程主要支持两种网络协议:TCP和UDP。这两种协议都通过叫Socket的编程抽象进行处理。Socket起源于Unix,是类似于文件的存在,可以像文件一样进行I/O、打开、关闭等操作,最主要的是它可以实现网络上不同主机的进程间通信,所以基本上Socket是任何一种网络通讯中最基础的内容。

Python中建立一个套接字很简单:

import socket
s = socket.socket(family, type)

地址族

family为地址族,该族指定要使用的网络协议,主要使用的有:

  • AF_INET:IPv4协议(TCP,UDP)
  • AF_INET6:IPv6协议(TCP,UDP)
  • AF_UNIX:UNIX域协议,用于同一台机器的进程间通讯

套接字类型

type为套接字类型,指定给定的协议组中使用的通信类型:

  • SOCK_STREAM:用于TCP
  • SOCK_DGRAM:用于UDP

TCP和UDP都是基于Client/Server的编程模型,所以Socket编程也分为客户端和服务器端,以TCP为例:

TCP客户端编程

要获取远程主机的ip地址,可以使用socket标准库提供的gethostbyname()方法:

>>> import socket
>>> socket.gethostbyname('www.baidu.com')
'115.239.211.112'

socket套接字实例s可用于客户端的方法有以下几个:

  • s.connect(addr):连接服务器端套接字。addr格式取决于地址族,对于IPv4来说,是一个包含ip地址与端口的元组,(host, port)。连接失败会报socket.error错误。
  • s.sendall(string):尝试发送所有数据,成功则返回None,失败则报异常。
  • s.recv(bufsize):接收数据,bufsize指定接收的最大数据量。
  • s.close():关闭套接字

OK,现在可以用socket向远程主机发送一个HTTP GET请求了:

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #建立套接字
host = 'www.baidu.com'
port = 80
ip = socket.gethostbyname(host)  #获取ip
s.connect((ip, port))  #建立连接
message = 'GET / HTTP/1.1\r\n\r\n'
s.sendall(message)  #发送GET请求
r = s.recv(4096)    #接收数据
print r
s.close()    #关闭套接字

返回:

HTTP/1.1 302 Moved Temporarily
Date: Wed, 10 Jan 2018 18:56:45 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 225
Connection: Keep-Alive
Location: http://www.baidu.com/search/error.html
Server: BWS/1.1
X-UA-Compatible: IE=Edge,chrome=1
BDPAGETYPE: 3
Set-Cookie: BDSVRTM=0; path=/

下面我们可以实现自己的服务器。

TCP服务器端编程

Socket实例与服务器端编程有关的方法有以下几个:

  • s.bind(addr):addr也是(host, port)形式的元组,将套接字绑定到特定的地址和端口上。空字符串表示任意地址,’broadcast’可以用做发送广播信息。
  • s.listen(backlog):开始监听连接,backlog为最大挂起连接次数。
  • s.accept:返回元组(conn,addr),conn为新的套接字,可以用来发送和接收数据。addr是客户端的套接字地址。
  • s.recv()、s.sendall()和s.close()与客户端同。

现在写一个将客户端发送来的信息发送回去的服务器:

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import sys
 
HOST = ''   
PORT = 8088

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))
s.listen(5)
print '开始监听'
conn, addr = s.accept()
print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])
data = conn.recv(1024)
conn.sendall(data)
conn.close()
s.close()

运行:

>>> 
开始监听

服务器开始监听连接了。修改一下刚才写的客户端程序:

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
host = 'localhost'
port = 8088
s.connect((host, port))  #建立连接
message = 'GET / HTTP/1.1\r\n\r\n'
s.sendall(message)  #发送GET请求
r = s.recv(4096)    #接收数据
print r
s.close()    #关闭套接字

运行,连接本地的服务器,服务器端输出:

>>> 
开始监听
Connected with 127.0.0.1:60933

连接成功。客户端输出:

>>> 
GET / HTTP/1.1

发送的消息被返回了。

这就是一个最简单的服务器了。上述服务器只能处理一次连接,这显然不是我们想看到的,保持一直运行:

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import sys
 
HOST = ''   
PORT = 8088

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))
s.listen(5)
print '开始监听'
while True:
    conn, addr = s.accept()
    print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])
    data = conn.recv(1024)
    conn.sendall(data)
    conn.close()
s.close()

现在就可以使用客户端无限连接了:

>>> 
开始监听
Connected with 127.0.0.1:61240
Connected with 127.0.0.1:61242
Connected with 127.0.0.1:61245
Connected with 127.0.0.1:61250

服务器端多线程处理连接

现在服务器端虽然可以处理无限多个连接,但只能一个一个的处理,后面的客户端连接只能等待前面的连接完成才能发送数据。要同时处理多个连接,可以使用多线程。服务器端接收到新的连接后,开启一个线程处理新连接,主线程去建立下一个连接。

服务器端:

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import threading

HOST = ''   
PORT = 8088

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))
s.listen(5)
print '开始监听'

def runThread(conn):
    data = conn.recv(1024)
    print data
    conn.sendall(data)
    conn.close()

while True:
    conn, addr = s.accept()
    print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])
    t = threading.Thread(target=runThread, args=(conn,))
    t.daemon = True
    t.start()

客户端启动多个连接:

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import time
import threading

def run():
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    host = 'localhost'
    port = 8088
    s.connect((host, port)) 
    message = 'GET / HTTP/1.1\r\n\r\n'
    s.sendall(message) 
    print s.recv(4096)    
    s.close()

                
if __name__ == '__main__':
    for i in xrange(4):
        t = threading.Thread(target=run)
        t.start()

运行:

开始监听
Connected with 127.0.0.1:61772
GET / HTTP/1.1

Connected with 127.0.0.1:61773
GET / HTTP/1.1

Connected with 127.0.0.1:61774
GET / HTTP/1.1

Connected with 127.0.0.1:61775
GET / HTTP/1.1

UDP编程

UDP与TCP的不同之处在于UDP是不用建立连接的。

在此需要使用s.recvfrom()与s.sendto()方法,前者与s.recv()相同,但返回(data, addr)的元组,addr为数据发送端的套接字地址,后者发送数据时需要加入要发送的远程地址。

服务器:

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(('', 10000))
while True:
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    print '接收到%s的连接'%str(addr)
    s.sendto(data, addr)

客户端:

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.sendto('Hello World', ('localhost', 10000))
r, addr = s.recvfrom(1024)
print r
s.close()

运行:

>>> 
接收到('127.0.0.1', 64112)的连接
>>> 
Hello World

  

  

作者:再见紫罗兰