一、socket套接字
1、socket是什么
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,让Socket去组织数据,以符合指定的协议。
所以,我们无需深入理解tcp/udp协议,socket已经为我们封装好了,我们只需要遵循socket的规定去编程,写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。
也有人将socket说成ip+port,ip是用来标识互联网中的一台主机的位置,而port是用来标识这台机器上的一个应用程序,ip地址是配置到网卡上的,而port是应用程序开启的,ip与port的绑定就标识了互联网中独一无二的一个应用程序
而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识
2、套接字工作流程
一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友,先拨号,朋友听到电话铃声后提起电话,这时你和你的朋友就建立起了连接,就可以讲话了。等交流结束,挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理。
先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket,然后连接服务器(connect),如果连接成功,这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求,服务器端接收请求并处理请求,然后把回应数据发送给客户端,客户端读取数据,最后关闭连接,一次交互结束
socket()模块函数用法
import socket socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0) socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。 获取tcp/ip套接字 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 获取udp/ip套接字 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) 由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
服务端套接字函数
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
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
s.recv() 接收TCP数据
s.send() 发送TCP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)
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() 接收UDP数据
s.sendto() 发送UDP数据
s.getpeername() 连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname() 当前套接字的地址
s.getsockopt() 返回指定套接字的参数
s.setsockopt() 设置指定套接字的参数
s.close() 关闭套接字
面向锁的套接字方法
s.setblocking() 设置套接字的阻塞与非阻塞模式
s.settimeout() 设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间
面向文件的套接字的函数
s.fileno() 套接字的文件描述符
s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件
3、举例应用
1:用打电话的流程快速描述socket通信
2:服务端和客户端加上基于一次链接的循环通信
3:客户端发送空,卡主,证明是从哪个位置卡的
4.演示客户端断开链接,服务端的情况,提供解决方法
5.演示服务端不能重复接受链接,而服务器都是正常运行不断来接受客户链接的
3.1 基于TCP的套接字
tcp是基于链接的,必须先启动服务端,然后再启动客户端去链接服务端
tcp服务端
ss = socket() #创建服务器套接字 ss.bind() #把地址绑定到套接字 ss.listen() #监听链接 inf_loop: #服务器无限循环 cs = ss.accept() #接受客户端链接 comm_loop: #通讯循环 cs.recv()/cs.send() #对话(接收与发送) cs.close() #关闭客户端套接字 ss.close() #关闭服务器套接字(可选)
tcp客户端
cs = socket() # 创建客户套接字 cs.connect() # 尝试连接服务器 comm_loop: # 通讯循环 cs.send()/cs.recv() # 对话(发送/接收) cs.close() # 关闭客户套接字
客户端.py
import socket #1、买手机 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 流式协议=》tcp协议 #2、拨通服务端电话 phone.connect(('127.0.0.1',8080)) #3、通信 while True: msg=input('输入要发送的消息》》》》:').strip() if len(msg)==0:continue phone.send(msg.encode('utf-8')) data=phone.recv(1024) print(data.decode('utf-8')) #4、关闭连接(必选的回收资源的操作) phone.close()
服务端.py
import socket # 1、买手机 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 流式协议=》tcp协议 # 2、绑定手机卡 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) # 0-65535, 1024以前的都被系统保留使用 # 3、开机 phone.listen(5) # 5指的是半连接池的大小 print('服务端启动完成,监听地址为:%s:%s' %('127.0.0.1',8080)) # 4、等待电话连接请求:拿到电话连接conn conn,client_addr=phone.accept() # print(conn) print("客户端的ip和端口:",client_addr) # 5、通信:收发消息(加通信循环) while True: data=conn.recv(1024) # 最大接收的数据量为1024Bytes,收到的是bytes类型 if len(data)==0:break #在Unix系统下,一旦data收到未空意味着是一种异常行为:客户端非法断开了连接,所以break # 如果在Windows系统下,则报错异常,就只能用步骤异常处理 print("客户端发来的消息:",data.decode('utf-8')) msg=input('回复的消息》》》》:').strip() conn.send(msg.encode('utf-8')) # 针对Windows系统处理方法: #提前判断捕捉异常 # while True: # # try: # data=conn.recv(1024) # 最大接收的数据量为1024Bytes,收到的是bytes类型 # if len(data)==0:break #在Unix系统下,一旦data收到未空意味着是一种异常行为:客户端非法断开了连接,所以break # # 如果在Windows系统下,则报错异常,就只能用步骤异常处理 # print("客户端发来的消息:",data.decode('utf-8')) # msg=input('回复的消息》》》》:').strip() # conn.send(msg.encode('utf-8')) # except Exception: #只针对Windows系统 # break # 6、关闭电话连接conn(必选的回收资源的操作) conn.close() # 7、关机(可选操作) phone.close()
3.1.1 加上链接循环与通信循环
服务端改进版
#_*_coding:utf-8_*_ __author__ = 'Linhaifeng' import socket ip_port=('127.0.0.1',8081)#电话卡 BUFSIZE=1024 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机 s.bind(ip_port) #手机插卡 s.listen(5) #手机待机 while True: #新增接收链接循环,可以不停的接电话 conn,addr=s.accept() #手机接电话 # print(conn) # print(addr) print('接到来自%s的电话' %addr[0]) while True: #新增通信循环,可以不断的通信,收发消息 msg=conn.recv(BUFSIZE) #听消息,听话 # if len(msg) == 0:break #如果不加,那么正在链接的客户端突然断开,recv便不再阻塞,死循环发生 print(msg,type(msg)) conn.send(msg.upper()) #发消息,说话 conn.close() #挂电话 s.close() #手机关机
客户端改进版
#_*_coding:utf-8_*_ __author__ = 'Linhaifeng' import socket ip_port=('127.0.0.1',8081) BUFSIZE=1024 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) s.connect_ex(ip_port) #拨电话 while True: #新增通信循环,客户端可以不断发收消息 msg=input('>>: ').strip() if len(msg) == 0:continue s.send(msg.encode('utf-8')) #发消息,说话(只能发送字节类型) feedback=s.recv(BUFSIZE) #收消息,听话 print(feedback.decode('utf-8')) s.close() #挂电话
以上程序运行遇到的问题
3.1 基于UDP的套接字
udp是无链接的,先启动哪一端都不会报错
udp服务端
ss = socket() #创建一个服务器的套接字 ss.bind() #绑定服务器套接字 inf_loop: #服务器无限循环 cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话(接收与发送) ss.close() # 关闭服务器套接字
udp客户端
cs = socket() # 创建客户套接字 comm_loop: # 通讯循环 cs.sendto()/cs.recvfrom() # 对话(发送/接收) cs.close() # 关闭客户套接字
客户端.py
import socket client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 流式协议=》tcp协议 while True: msg = input('>>>: ').strip() client.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8081)) res = client.recvfrom(1024) print(res) client.close()
服务端.py
import socket server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 数据报协议=》udp协议 server.bind(('127.0.0.1', 8081)) while True: data, client_addr = server.recvfrom(1024) server.sendto(data.upper(), client_addr) # server.close()