Day 6-2简单的socket通信

什么是socket?

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部。

socket起源于Unix，而Unix/Linux 基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。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（读/写IO、打开、关闭）

你想给另一台计算机发消息，你知道他的IP地址，他的机器上同时运行着qq、迅雷、word、浏览器等程序，你想给他的qq发消息，那想一下，你现在只能通过ip找到他的机器，但如果让这台机器知道把消息发给qq程序呢？答案就是通过port,一个机器上可以有0-65535个端口，你的程序想从网络上收发数据，就必须绑定一个端口，这样，远程发到这个端口上的数据，就全会转给这个程序

Socket通信套路

当通过socket建立起2台机器的连接后，本质上socket只干2件事，一是收数据，一是发数据，没数据时就等着。

socket 建立连接的过程跟我们现实中打电话比较像，打电话必须是打电话方和接电话方共同完成的事情，我们分别看看他们是怎么建立起通话的.

接电话方：

1.首先你得有个电话

2.你的电话要有号码

3.你的电话必须连上电话线

4.开始在家等电话

5.电话铃响了，接起电话，听到对方的声音

打电话方：

1.首先你得有个电话

2.输入你想拨打的电话

3.等待对方接听

4.say “hi 约么，我有七天酒店的打折卡噢~”

5.等待回应——》响应回应——》等待回应。。。。

把它翻译成socket通信

接电话方(socket服务器端)：

1.首先你得有个电话\(生成socket对象\)

2.你的电话要有号码\(绑定本机ip+port\)

3.你的电话必须连上电话线\(连网\)

4.开始在家等电话\(开始监听电话listen\)

5.电话铃响了，接起电话，听到对方的声音\(接受新连接\)

打电话方(socket客户端)：

1.首先你得有个电话\(生成socket对象\)

2.输入你想拨打的电话\(connect 远程主机ip+port\)

3.等待对方接听

4.say “hi 约么，我有七天酒店的打折卡噢~”\(send\(\) 发消息。。。\)

5.等待回应——》响应回应——》等待回应。。。。

Socket套接字方法

socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None)

family(socket家族)

socket.AF_UNIX：用于本机进程间通讯，为了保证程序安全，两个独立的程序(进程)间是不能互相访问彼此的内存的，但为了实现进程间的通讯，可以通过创建一个本地的socket来完成
socket.AF_INET:(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)

socket type类型

socket.SOCK_STREAM #for tcp
socket.SOCK_DGRAM #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_RDM #是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。
socket.SOCK_SEQPACKET #废弃了

(Only SOCK_STREAM and SOCK_DGRAM appear to be generally useful.)

proto=0 请忽略，特殊用途

fileno=None 请忽略，特殊用途

服务端套接字函数(2分钟)

s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字
s.listen() 开始TCP监听
s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字函数(2分钟)

s.connect() 主动初始化TCP服务器连接
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

公共用途的套接字函数(3-5分钟)

s.recv() 接收数据
s.send() 发送数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完，可后面通过实例解释)
s.sendall() 发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
s.recvfrom() Receive data from the socket. The return value is a pair (bytes, address)
s.getpeername() 连接到当前套接字的远端的地址
s.close() 关闭套接字
socket.setblocking(flag) #True or False,设置socket为非阻塞模式，以后讲io异步时会用
socket.getaddrinfo(host, port, family=0, type=0, proto=0, flags=0) 返回远程主机的地址信息，例子 socket.getaddrinfo('luffycity.com',80)
socket.getfqdn() 拿到本机的主机名
socket.gethostbyname() 通过域名解析ip地址

代码实现模拟打电话通信:

#!_*_ coding:utf-8 _*_

import socket

# 模拟日常手机打电话通信

#1,买手机(建立通信协议)

phone = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

""" (family指的是socket的类型,有AF_INET,AF_UNIX,type指的是使用某种协议,有socket.SOCK_STREAM表示TCP协议,)

    socket.SOCK_DGRAM表示UDP协议,socket.SOCK_RAW指原始套接字,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"""

#2,绑定手机卡(绑定服务器端地址和端口)

phone.bind(("127.0.0.1",8990))

#3,开机

phone.listen(10)  # 表示最大的挂起数量.

#4,等待电话打入(等待客户端连接)

print("运行中...")

# res= phone.accept() #获取的是一个元祖形式的数据,第一个数据是套接字数据,第二个数据是客户端ip端口信息.

# print(res)

conn,client_ipaddr = phone.accept()

#5,收发消息(传输数据)

client_data =conn.recv(1024) #1,单位是字节2,表示最大接收的数据量.1024bytes.这里表示从客户端接收到的信息,我们存到一个变量里

print(client_data.decode("utf-8"))

conn.send("你发的消息我已经收到啦.".encode("utf-8"))

#6,挂电话(关闭和客户端的连接)

conn.close()

#7,关机(服务器程序关闭)

phone.close()

服务端

#!_*_ coding:utf-8 _*_

import socket

#1,买手机(建立通信协议)

phone1 = socket.socket(family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM)

#2,打电话(连接服务端)

phone1.connect(("127.0.0.1",8990))

#3,发,收送消息(发送数据到服务器,并接收服务器传送回来的数据)

phone1.send("洞一洞一,听到请回答!".encode("utf-8"))

data = phone1.recv(1024)

print(data.decode("utf-8"))

#4,关闭(断开连接)

phone1.close()

客户端

上面的通信中,我们发现一个问题,服务器和客户端只通信一次就断开了连接,不符合我们的应用场景(现实生活中也不会出现接通电话,说一句就挂电话的情况,除非闲的慌),那么就

需要我们改进一下:

 #!_*_ coding:utf-8 _*_

 import socket

 phone = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)  # 重用IP和端口,避免发生端口被占用的情况.

 phone.bind(("127.0.0.1", 8990))

 phone.listen(10)

 print("运行中...")

 conn, client_ipaddr = phone.accept()

 print("客户端IP:%s,端口:%s"%(client_ipaddr[0],client_ipaddr[1]))

 while True:  # 通信循环

     try:

         client_data = conn.recv(1024)

         if not  client_data:break # 针对linux系统,如果客户端强制断开,会一直接收空数据.

         print(client_data.decode("utf-8"))

         msg = input("请输入要发给客户端的信息:").strip()

         conn.send(msg.encode("utf-8"))

         # if msg == "再见":

         #     break

     except ConnectionResetError:        # 针对windows系统,客户端强制断开后,会报这个错误.

         break

 conn.close()

 phone.close()

改进后的服务端

 #!_*_ coding:utf-8 _*_

 import socket

 phone1 = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

 phone1.connect(("127.0.0.1", 8990))

 while True: # 通信循环

     msg = input("请输入你要发送的信息:").strip()

     # if bool(msg) ==False:continue

     if not msg:continue  # 当msg为空时,bool(msg)=False,not msg就表示为真(意思就是当msg等于空时),条件成立,执行continue

     phone1.send(msg.encode("utf-8"))

     data = phone1.recv(1024)

     print(data.decode("utf-8"))

     # if data.decode("utf-8") == "再见":

     #     break

 phone1.close()

改进后的客户端