socket编程

1.socket编程的概念

• socket通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，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；
• socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，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；
• 线程之间的通信形式有：event时间，lock锁，信号量，queue队列等，而进程之间的通信，一般使用套接字，套接字的IPC方式使得跨平台之间的进程通信成为可能，最早的socket是在BSD-Unix平台上发布，最终成为了行业标准，使得计算机之间的通信变得非常简单；

# 客户端示例代码

import socket
# socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM默认参数
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
socket_instance.connect(('www.baidu.com', 80))

2.socket( )类详解

• 套接字格式：socket(family, type[,protocal])使用给定的套接字、套接字类型、协议编号（默认为0）来创建套接字 ；
• socket.AF_UNIX：用于同一台机器上的进程通信（既本机通信）；
• socket.AF_INET：用于服务器与服务器之间的网络通信；
• socket.AF_INET6：基于IPV6方式的服务器与服务器之间的网络通信；
• socket.SOCK_STREAM：基于TCP的流式socket通信；
• socket.SOCK_DGRAM：基于UDP的数据报式socket通信；
• 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_SEQPACKET：可靠的连续数据包服务；

3.如何编写服务器socket端

接下来我们讲解一下TCP服务端和TCP客户端代码示例，大家记得看代码的注释，方便大家理解代码：

# TCP服务端代码示例

import socket
from pprint import pprint

# 创建TCP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# bind方法的参数是ip和端口组成的元组表示address
socket_instance.bind(('127.0.0.1', 9000))

# 操作系统可以挂起的最大连接数，如果同一时间的连接数超过5，拒绝其他的连接
socket_instance.listen(5)

# 死循环，循环接收新的客户端连接
while True:
    # 接收客户端的请求，且获取新socket对象和客户端信息
    new_socket, client_addr = socket_instance.accept()  # 阻塞，等待握手

    # 循环接收已连接的客户端发送的数据
    while True:
        # 从缓存区中读取1024字节信息 ，使用decode()方法进行解码
        data = new_socket.recv(1024).decode()   # 阻塞的
        # 返回客户端的一下信息
        pprint(data)
        # 返回客户端地址 ('127.0.0.1', 51978)
        pprint(client_addr)
        # 把服务器的数据发送回客户端，使用encode()方法把字符串编码成二进制
        new_socket.sendall('服务器端已经拿到你的消息'.encode())

# TCP客户端代码实现

import socket
# 创建TCP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
socket_instance.connect(('127.0.0.1', 9000))   # 进行三次握手
while True:
    cmd = input("请输入您想说的话:")
    socket_instance.send(cmd.encode())   # 把数据发送到服务端
    data = socket_instance.recv(1024)  
    print(data.decode())

现在我们已经把TCP的服务端和客户端都写好了（写在两个不同的.py文件中），那我们来运行代码看一下效果，首先运行服务器端代码的.py文件(鼠标右键->Run test.py)，然后再运行客户端代码(鼠标右键->Run test1.py)，客户端会提示要我们输入想说的话，如图：

需要注意的是我们不能通过TCP的客户端连接UDP服务器，也不能通过UDP的客户端连接TCP的服务器，也就是客户端和服务端的socket协议必须一样

4.UDP服务器和客户端端代码实现

# UDP服务器端代码实现

import socket
# 创建UDP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
socket_instance.bind(('127.0.0.1', 9000))

# 循环接收新的客户端连接
while True:
    # 接收客户端的请求，且获取新socket对象和客户端信息
    data, client_addr = socket_instance.recvfrom(1024)
    print(data.decode())
    socket_instance.sendto('Server has receive your data'.encode(), client_addr)

# UDP客户端代码实现

import socket

# 创建socket实例
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

while True:
    data = input("请输入您想说的话:")
    socket_instance.sendto(data.encode(), ('127.0.0.1', 9000))
    data, server_addr = socket_instance.recvfrom(1024)
    print(data.decode())

然后依次运行服务器端代码和客户端代码，步骤和TCP中的运行差不多

5.UDP 服务器端的实现步骤

1.创建 socket 对象；

2.向socket 对象绑定服务器地址；

3.进入与客户端交互数据的循环阶段；

4.接收客户端发来的数据（包括 bytes 对象 data，以及客户端的 IP 地址和端口号 addr，其中 addr 为二元组 (host, port)；

5.打印接收信息，表示从地址为 addr 的客户端接收到数据）；

6.关闭；

6.UDP客户端的实现步骤

1.创建 socket 对象；

2.初始化 UDP 服务器的地址；

3.进入与服务器交互数据的循环阶段；

4.等待用户输入数据；

5.向服务器端发送接收数据；

6.关闭套接字，不再向服务器发送数据；

7.TCP 和UDP的区别有哪些

• TCP传输数据使用字节流的方式传输，而UDP是数据报传输；
• TCP对网络条件要求高，而UDP更适合实时传输；
• TCP编程可以保证传输的可靠性，UDP则不保证；
• TCP会产生粘包现象，而UDP则容易丢包；
• TCP使用listen方法和accpet方法，而UDP不需要；
• TCP使用recv方法和send方法，而UDP使用recvfrom方法和sendto方法；

8.服务器端socket实例对象创建连接的方法有：

• bind()：将套接字绑定到地址，在AF_INET下，以tuple(host, port)的方式传入；
• listen()：开始监听TCP传入连接；
• accept()：接受TCP链接并返回（new_socket, address），其中new_socket是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据，address是链接客户端的地址；

9.客户端socket实例对象创建连接的方法有：

• connect()：连接到address处的套接字，一般address的格式为tuple(host, port)，如果链接出错，则返回socket.error错误；
• connect_ex()：功能与s.connect(address)相同，但成功返回0，失败返回errno的值；

10.客户端和服务器端socket实例对象都有的方法：

• recv()：接受TCP套接字的数据，数据以字符串形式返回；
• send()：发送TCP数据，将字符串中的数据发送到链接的套接字，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；
• sendall()：完整发送TCP数据，将字符串中的数据发送到链接的套接字，但在返回之前尝试发送所有数据，成功返回None，失败则抛出异常；
• recvfrom()：接受UDP套接字的数据；
• sendto()：发送UDP数据，将数据发送到套接字；
• close()：关闭套接字；
• getpeername()：返回套接字的远程地址；
• getsockname()：返回套接字自己的地址；
• settimeout()：设置套接字操作的超时时间；
• gettimeout()：返回当前超时值，单位是秒，如果没有设置超时则返回None；
• fileno()：返回套接字的文件描述；
• setblocking()：如果flag为0，则将套接字设置为非阻塞模式，否则将套接字设置为阻塞模式（默认值）；
• makefile()：创建一个与该套接字相关的文件；
• setsockopt()：设置给定套接字选项的值；
• getsockopt()：返回套接字选项的值；

参考：https://www.9xkd.com/user/plan-view.html?id=1374569434