python socket编程

一、socket基础知识

在网络编程中的一个基本组件就是套接字(socket).
1.有阻塞(同步网络编程)
2.有非阻塞(异步网络编程)
套接字基本上是两个端点的程序之间的"信息通道".程序可能分布在不同计算机上,通过套接字相互发送信息.

套接字包括两个:
1.服务套接字
创建一个服务套接字后:
1.让它等待连接,这样它就在某个网络地址处(ip地址和端口号的组合)监听,直到有客户端套接字连接.
连接完成后,两者就可以进行交互了.
2.使用bind(host,port)方法后,再调用listen(只有一个参数,服务器未处理连接的长度(即允许排队等待的连接数目,
在这些连接禁用之前))去监听某个特定位置的地址.
3.服务端开始监听后,便可以接受客户端连接.这个步骤使用accept方法来完成.这个方法会阻塞(等待)
直到客户连接,然后该方法返回一个格式为(client,address)的元组,
4.服务器处理完一个与客户端连接后,再次调用accept方法开始等待下一个连接.这个过程通常是个无限循环
2.客户机套接字
1.客户机简单的连接,完成事务,断开连接.
2.客户端使用connect(host,port)方法连接到服务器,
3.client是客户端套接字,address是一个前面解释过的地址.

一个套接字就是socket模块中socket类的一个实例.
这个实例需要三个参数
1.地址族(默认是socket.AF_INET)
2.流(socket.SOCK_STREAM,默认值)或数据报(socket.SOCK_DGRAM)套接字
3.使用协议(默认是0,使用默认值即可)

套接字有两个方法
1.send发送
2.revc接收
用于接收,用于传输数据,revc参数用来选择最大字节数来接收1024是个好选择。

二、Socket 类型

socket参数的详解

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

　创建socket对象的参数说明：

套接字格式：

socket(family,type[,protocal]) 使用给定的地址族、套接字类型、协议编号（默认为0）来创建套接字。

三、Socket 函数

注意点:

1）TCP发送数据时，已建立好TCP连接，所以不需要指定地址。UDP是面向无连接的，每次发送要指定是发给谁。

2）服务端与客户端不能直接发送列表，元组，字典。需要字符串化repr(data)。

四、socket编程思路

1.基于TCP协议的socket

注：启动时应该先启动 server端，再启动 client端。

TCP服务端：

1 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()

2 开始监听连接 #s.listen()

3 进入循环，不断接受客户端的连接请求 #s.accept()

4 然后接收传来的数据，并发送给对方数据 #s.recv() , s.sendall()

5 传输完毕后，关闭套接字 #s.close()

import socket
sk = socket.socket()  # 创建了一个socket对象
sk.bind(('127.0.0.1',8080))  # 绑定一台机器的(ip,端口)
# 回环地址 - 指向自己这台机器
sk.listen()    # 建立监听等待别人连接
conn,addr = sk.accept()       # 阻塞:在这里等待直到接到一个连接
# conn是连接
# addr是对方的地址
print(conn)
print(addr)
conn.send(b'hello')              # 和对方打招呼
msg = conn.recv(1024)                 #接收数据，并把接收的数据实例化
# 有发必有收 收发必相等
print(msg)
conn.close()                      # 挂电话
sk.close()                        # 关机

TCP客户端:

1 创建套接字，连接远端地址

# socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) , s.connect()

2 连接后发送数据和接收数据 # s.sendall(), s.recv()

3 传输完毕后，关闭套接字 #s.close()

import socket
sk = socket.socket()  # 买个手机
sk.connect(('127.0.0.1',8080))  # 拨号
ret = sk.recv(1024)
print(ret)
sk.send(b'byebye!')
sk.close()

问题：在启动服务端时可能会遇到端口报错这时是因为此端口可能已被占用，无法重复使用，那该怎么解决呢？

#加入一条socket配置，重用ip和端口
import socket
from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR
sk = socket.socket()
sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
sk.bind(('127.0.0.1',8898))  #把地址绑定到套接字
sk.listen()          #监听链接
conn,addr = sk.accept() #接受客户端链接
ret = conn.recv(1024)   #接收客户端信息
print(ret)              #打印客户端信息
conn.send(b'hi')        #向客户端发送信息
conn.close()       #关闭客户端套接字
sk.close()        #关闭服务器套接字(可选)

解决方法

2.基于UDP协议的socket

使用UDP协议时，不需要建立连接，只需要知道对方的IP地址和端口号，就可以直接发数据包。但是，能不能到达就不知道了。

虽然用UDP传输数据不可靠，但它的优点是和TCP比，速度快，对于不要求可靠到达的数据，就可以使用UDP协议。

server端：

import socket
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)  # 建立一个socket对象,
# 指定以UDP协议的形式来连接
sk.bind(('127.0.0.1',8080))
# 指定服务的地址
 
msg,addr = sk.recvfrom(1024) # 接收消息,发送端的地址
print(msg,addr)
sk.sendto(b'HELLO',addr)   # 给发送端回复消息
 
sk.close()  # 关闭socket连接

client端：

import socket
 
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
 
sk.sendto(b'hello',('127.0.0.1',8080))   # 直接给服务器发送一段消息
 
msg,addr = sk.recvfrom(1024)   # 接收对面的回信
 
print(msg)
 
sk.close()

聊天工具应用：

TCP server端

import socket
sk = socket.socket()
sk.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
sk.bind(('127.0.0.1',9000))
sk.listen()
while True:
    conn,addr = sk.accept()  # 接收连接 三次握手conn
    while True:
        inp = input('>>>')
        if inp == 'q':
            conn.send(inp.encode('utf-8'))
            break
        conn.send(inp.encode('utf-8'))
        msg = conn.recv(1024)
        if msg == b'q':break
        print(msg.decode('utf-8'))
    conn.close()    # 四次挥手
sk.close()

TCP-server

TCP client端

import socket
sk = socket.socket()
sk.connect(('127.0.0.1',9000))
while True:
    msg = sk.recv(1024)
    print(msg.decode('utf-8'))
    if msg == b'q':break
    inp = input('>>>')
    if inp == 'q':
        sk.send(inp.encode('utf-8'))
        break
    sk.send(inp.encode('utf-8'))
sk.close()

TCP-client

UDP server端

import socket
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
sk.bind(('127.0.0.1',9090))
while True:
    msg,addr = sk.recvfrom(1024)
    print('来自[%s:%s]的消息--%s'%(addr[0],addr[1],msg.decode('utf-8')))

    inp = input('>>>')
    sk.sendto(inp.encode('utf-8'),addr)

sk.close()

UDP-server

UDP client端

import socket
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
addr = ('127.0.0.1',9090)
while True:
    msg = input('>>>')
    sk.sendto(msg.encode('utf-8'),addr)
    msg_recv,addr = sk.recvfrom(1024)
    print(msg_recv.decode('utf-8'))
sk.close()

UDP-cliend

时间同步服务器：（适合使用UDP协议）

# 需求
#     写一个时间同步的服务器
#     服务端接收请求
#     按照client端发送的时间格式,将服务器时间转换成对应格式
#     发送给客户端
import time
import socket

sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
sk.bind(('127.0.0.1',9000))
while True:
    msg,addr = sk.recvfrom(1024)
    # msg 客户端发送给server端的时间格式 "%Y-%m-%d %H:%M-%S"
    time_format = msg.decode('utf-8')
    time_str = time.strftime(time_format)
    sk.sendto(time_str.encode('utf-8'),addr)

sk.close()

server端

# client端每隔一段时间发送请求到服务端
# 发送时间的格式
import time
import socket
sk = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM)
sk.sendto('%Y-%m-%d %H:%M:%S'.encode('utf-8'),('127.0.0.1',9000))
msg,addr = sk.recvfrom(1024)
print(msg.decode('utf-8'))
sk.close()


# 方式一
# 操作系统的定时任务 + python代码的形式

# 方式二
# while True + time.sleep的形式

client端