Python3快速入門(十)——Python3網絡編程

Python3快速入門(十)——Python3網絡編程

1、socket模塊簡介

Python 提供了兩個級別訪問的網絡服務,低級別的網絡服務支持基本的 Socket,提供了標準的BSD Sockets API,能夠訪問底層操做系統Socket接口的所有方法;高級別的網絡服務模塊 SocketServer, 提供了服務器中心類,能夠簡化網絡服務器的開發。
socket不支持多併發,socketserver是對socket的再封裝,簡化網絡服務器版的開發。編程

2、socket模塊接口

一、socket類型

Python 中,用使用socket函數來建立套接字,語法格式以下:
sock = socket.socket([family[, type]])
family:
socket.AF_UNIX :只可以用於單一的Unix系統進程間通訊
socket.AF_INET :指定使用IPv4協議進行服務器間網絡通訊
socket.AF_INET6:指定使用IPv6協議進行服務器間網絡通訊
type:
socket.SOCK_STREAM:TCP流式鏈接
socket.SOCK_DGRAM:UDP數據報文
socket.SOCK_RAW:原始套接字,普通的套接字沒法處理ICMP、IGMP等網絡報文,而SOCK_RAW能夠;SOCK_RAW也能夠處理特殊的IPv4報文;利用原始套接字,能夠經過IP_HDRINCL套接字選項由用戶構造IP頭。
socket.SOCK_SEQPACKET:可靠的連續數據包服務服務器

二、服務端接口

socket.bind( address )
綁定地址address 到套接字,address是一個元組(host,port),host表明主機,port表明端口號。
socket.listen(backlog):開啓TCP監聽。backlog指定在拒絕鏈接前,操做系統能夠掛起的最大鏈接數量,至少爲1,大部分應用程序設爲5。
connection, address = socket.accept()
被動接受TCP客戶端鏈接,(阻塞式)等待鏈接。調用accept()方法後,socket會進入waiting狀態。客戶請求鏈接時,accept()方法會創建鏈接並返回服務器。accept()返回一個含有兩個元素的元組(connection,address)。connection是新的socket對象,服務器必須經過connection與客戶通訊; address是客戶端的Internet地址。網絡

三、客戶端接口

socket.connect(address):主動初始化TCP服務器鏈接,address爲元組(hostname,port),若是鏈接出錯,返回socket.error錯誤。
socket.connect_ex():connect()函數的擴展版本,出錯時返回出錯碼,而不是拋出異常。併發

四、公共接口

buf = socket.recv(size)
接收TCP數據。參數size指定接收數據的緩衝區的大小,返回接收的數據。
socket.send(buf):發送TCP數據,將buf中的數據發送到鏈接的套接字。返回要發送的字節數量,可能小於buf的字節大小。
socket.sendall(buf):發送TCP數據。將buf中的數據發送到鏈接的套接字,但在返回前會嘗試發送全部數據。成功返回None,失敗則拋出異常。
data,addr = socket.recvfrom(bufsize):從套接字接收數據,但返回(data,address)。data是接收數據的緩衝區,address是發送數據的套接字地址。
socket.sendto(data, (addr, port)):將數據data發送到套接字,address是形式爲(ipaddr,port)的元組,指定遠程地址。返回發送的字節數。
socket.close():關閉套接字。
socket.getpeername():返回鏈接套接字的遠程地址。返回值是元組(ipaddr,port)。
socket.getsocketname():返回套接字本身的元組(ipaddr,port)
socket.setsockopt(level,optname,value):設置給定套接字選項的值。
socket.getsockopt(level,optname[.buflen]):返回套接字選項的值。
socket.settimeout(timeout):設置套接字操做的超時,timeout是一個浮點數,單位是秒。值爲None表示沒有超時。通常,超時應該在剛建立套接字時設置,由於socket可能用於鏈接的操做(如connect())。
socket.gettimeout():返回當前超時的值,單位是秒,若是沒有設置超時,則返回None。
socket.fileno():返回套接字的文件描述符。
socket.setblocking(flag):若是flag爲0,則將套接字設爲非阻塞模式,不然將套接字設爲阻塞模式(默認值)。非阻塞模式下,若是調用recv()沒有發現任何數據,或send()調用沒法當即發送數據,那麼將引發socket.error異常。
socket.makefile():建立一個與套接字相關連的文件。socket

3、socket編程

一、TCP編程

大多數網絡通訊鏈接都是可靠的TCP鏈接。建立TCP鏈接時,主動發起鏈接的叫客戶端,被動響應鏈接的叫服務器;鏈接成功後,通訊雙方都能以流的形式發送數據。
在Python中用TCP協議進行Socket編程十分簡單,對於客戶端,要主動鏈接服務器的IP和指定端口,對於服務器,要首先監聽指定端口,而後,對每個新的鏈接,建立一個線程或進程來處理。
使用 socket 模塊的 socket 函數來建立一個 socket 對象。socket 對象能夠經過調用其它函數來設置一個 socket 服務。
TCP服務端與客戶端編程模型以下:
Python3快速入門(十)——Python3網絡編程
服務端編程模型以下:
一、調用socket函數建立一個TCP套接字,返回套接字sock。
二、調用bind將sock綁定到已知地址,一般爲ip和port。
三、調用listen將sock設爲監聽模式,準備接收來自各客戶端的鏈接請求。
四、調用accept等待接受客戶端鏈接請求。
五、若是接收到客戶端請求,則accept返回,獲得新的鏈接套接字。
六、調用rev接收來自客戶端的數據,調用send向客戶端發送數據。
七、與客戶端通訊結束,服務器端能夠調用close。tcp

sock = socket.socket(AF.INET,sock.SOCK_STREAM)ide

sock.bind((ip,port))
sock.listen(backlog)
while True:  # 不斷接收新鏈接
    conn,addr = sock.accept()  # 阻塞
    while True:  # 接收鏈接,屢次通訊
        print("new conn",addr)
        data = conn.recv(1024)  #官方建議最大8192
        conn.send(data.upper())
        # recv 默認是阻塞的
        if not data :
            break  # 客戶端一斷開,conn.recv接收的是空數據
# 只能同時服務一個鏈接
sock.close()

TCP服務端實例:函數

import socket
import threading
import time

# 處理客戶端,sock爲socket,addr爲客戶端地址
def tcp_server(sock, addr):
    print("Accept new connection from %s:%s" % addr)
    sock.send(b"What's your name?")
    while True:
        data = sock.recv(1024)
        time.sleep(1)
        if not data or data.decode("utf-8") == "disconnect":
            break
        sock.send(('Hello, %s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))
    sock.close()
    print('Connection from %s:%s closed.' % addr)

if __name__ == "__main__":
    # 建立基於IPV4和TCP的socket
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 綁定地址到socket
    sock.bind(("127.0.0.1", 3288))
    # 設置最大鏈接數,並開始監聽
    sock.listen(10)
    print("TCP Server is running")
    print("Wait for new Connection")
    while True:
        # 接收TCP客戶端鏈接,阻塞等待鏈接
        sock_fd, addr = sock.accept()
        # 開啓新線程對TCP鏈接進行處理
        thread = threading.Thread(target=tcp_server, args=(sock_fd, addr))
        thread.start()

客戶端編程模型以下:
一、建立一個socket套接字。
二、調用connect()函數將套接字鏈接到服務器。
三、調用send()函數向服務器發送數據,調用recv()函數接收來自服務器的數據。
四、與服務器的通訊結束後,客戶端程序能夠調用close()函數關閉套接字。
TCP客戶端實例:ui

import socket

if __name__ == "__main__":
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    sock.connect(("127.0.0.1", 3288))
    print(sock.recv(1024).decode("utf-8"))
    # 持續與服務器交互:
    while True:
        # 獲取用戶輸入:
        msg = input('Your input:')
        if not msg or msg == 'quit':
            break
        # 發送數據:
        sock.send(msg.encode('utf-8'))
        # 輸出服務器返回的消息
        print('From server:', sock.recv(1024).decode('utf-8'))

    # 發送斷開鏈接的指令
    sock.send(b'disconnect')
    # 套接字關閉
    sock.close()

二、UDP編程

UDP是面向無鏈接的協議。使用UDP協議時,不須要創建鏈接,只須要知道對方的ip和port,就能夠直接發數據包,但數據包可否到達是沒法肯定的。
雖然用UDP傳輸數據不可靠,但優勢是與TCP相比,速度快,對於不要求可靠到達的數據,可使用UDP協議。
UDP服務端實例:操作系統

import socket

if __name__ == "__main__":
    # 建立基於IPV4和TCP的socket
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # 綁定地址到socket
    sock.bind(("127.0.0.1", 3288))
    print("UDP Server is running")
    print("Wait for Message...")
    while True:
        # 接收數據,recvfrom()方法返回數據和客戶端的地址與端口
        data, addr = sock.recvfrom(1024)
        print("Received from %s:%s" % addr)
        sock.sendto(b"Hello, %s!" % data,addr)

UDP客戶端實例:

import socket

if __name__ == "__main__":
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    while True:
        msg = input("Your input:")
        if not msg or msg == 'quit':
            break
        sock.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 3288))
        # 輸出服務器返回的消息:
        print('From server:', sock.recv(1024).decode('utf-8'))
    sock.close()
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