Python:socket编程教程
ocket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):
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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:
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:
注意事项:
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。
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:
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()
开始监听连接:s.listen()
进入循环,不断接受客户端的连接请求:s.accept()
接收传来的数据,或者发送数据给对方:s.recv() , s.sendall()
传输完毕后,关闭套接字:s.close()
客户端:
创建套接字,连接服务器地址:socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) , s.connect()
连接后发送数据和接收数据:s.sendall(), s.recv()
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 -*-
'''
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'''
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()
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