[python]初探socket

2016/04/29 10:49
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1.什么是socket?

Socket中文译作:套接字,但是大家一般约定俗称的都用:socket。我想在解释socket是什么之前,先说它是用来干嘛的:socket是来建立‘通信’的基础,建立连接,传输数据————‘通信端点’。

我的理解:每个socket对象就是一个抽象的‘通信对象’,而‘通信对象’做的事情就是发送或者接受信息。就想生活中:每个联网的计算机就是一个socket对象,每个打电话的人也是一个socket对象。

每个编程语言几乎都现成的socket类,为什么?你见过不能上网的计算机吗~有了socket类,我们只需要调用这个类就能愉快的进行网络编程了,也就是接下来要说的:python中的socket编程。

2.python中的socket编程

正如上面说的一样,socket是传输数据的,传输数据是如何传送?要效率还是要准确性?所以socket分为两种:面向连接和无连接。

  1. 面向连接:使用的TCP协议,就是在传输数据之前,先建立可靠的连接,然后数据以字节流的形式传输。从而保证了数据的可靠、不重复、有序性。因为是字节流,所以没有数据边界,可以把一份数据拆分成多份,这样有利于传输的效率。

  2. 无连接:使用的UDP协议,传输数据之前不需要建立连接,数据以报文的形式传输。

总结: 两者的区别在于——是否建立连接;数据传输的形式(报文或者数据流)

TCP Socket

TCP Socket通信流程图:

下面就是使用python语言,编写服务器端的例子:

# coding: utf-8
#  服务器端代码
import socket

print '我是服务端!'
HOST = ''                 
PORT = 50007              
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 创建TCP socket对象
s.bind((HOST, PORT))  # 绑定地址
s.listen(1)  # 监听TCP,1代表:操作系统可以挂起(未处理请求时等待状态)的最大连接数量。该值至少为1
conn, addr = s.accept()  # 开始被动接受TCP客户端的连接。
print '连接的地址', repr(addr)
while 1:
    data = conn.recv(1024)  # 接受TCP数据,1024表示缓冲区的大小
    if not data: break
	print '接收到:', repr(data)
    conn.sendall(data)  # 把从客户端接收来的数据完整的,发送给客户端
conn.close()  

现在服务器端的TCP socket已经开始监听:50007端口,等待客户端的连接。接下来就是写客户端的socket,让这两个soket连接起来,产生通信。

# coding: utf-8
import socket

print '我是客户端!'
HOST = 'localhost'    # 服务器的ip
PORT = 50007              # 需要连接的服务器的端口
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((HOST, PORT))
print "发送'hello world'"
s.sendall('Hello, world')  # 发送‘Hello,world’给服务器
data = s.recv(1024)
s.close()
print '接收到', repr(data)  # 打印从服务器接收回来的数据

让他们跑起来:

  1. python server.py,先运行服务器端的代码
  2. 再开一个终端,python client.py,运行客户端的代码
  3. 结果如下:

UDP Socket

UDP是无连接,同时发送的是报文,所以和TCP Socket有一些不一样的地方,参照下面socket的方法和属性表,修改上面的代码就可以了。

1.Socket类型

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。

地址族

地址族 描述
socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信(本地通信)
socket.AF_INET 服务器之间网络通信
socket.AF_INET6 使用IPv6地址,进行通信

套接字类型

套接字类型 描述
socket.SOCK_STREAM 流式socket,用于TCP
socket.SOCK_DGRAM 数据报式socket,用于UDP

实例

实例 描述
创建TCP Socket s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
创建UDP Socket s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

2.Socket函数

  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。只能传字符串(repr(data)或str(data))。

服务端socket函数

服务端socket函数 描述
s.bind(address) 将套接字绑定到地址, 在AF_INET下,以元组(host,port)的形式表示地址.
s.listen(backlog) 开始监听TCP传入连接。backlog指定在拒绝连接之前,操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1,大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept() 接受TCP连接并返回(conn,address),其中conn是新的套接字对象,可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。

客户端socket函数

客户端socket函数 描述
s.connect(address) 连接到address处的套接字。一般address的格式为元组(hostname,port),如果连接出错,返回socket.error错误。
s.connect_ex(adddress) 功能与connect(address)相同,但是成功返回0,失败返回errno的值。

公共socket函数

公共socket函数 描述
s.recv(bufsize[,flag]) 接受TCP套接字的数据。数据以字符串形式返回,bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息,通常可以忽略。
s.send(string[,flag]) 发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字。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。
s.sendall(string[,flag]) 完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字,但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None,失败则抛出异常。
s.recvfrom(bufsize[.flag]) 接受UDP套接字的数据。与recv()类似,但返回值是(data,address)。其中data是包含接收数据的字符串,address是发送数据的套接字地址。
s.sendto(string[,flag],address) 发送UDP数据。将数据发送到套接字,address是形式为(ipaddr,port)的元组,指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close() 关闭套接字。
s.getpeername() 返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组(ipaddr,port)。
s.getsockname() 返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value) 设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen]) 返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout) 设置套接字操作的超时期,timeout是一个浮点数,单位是秒。值为None表示没有超时期。一般,超时期应该在刚创建套接字时设置,因为它们可能用于连接的操作(如connect())
s.gettimeout() 返回当前超时期的值,单位是秒,如果没有设置超时期,则返回None。
s.fileno() 返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag) 如果flag为0,则将套接字设为非阻塞模式,否则将套接字设为阻塞模式(默认值)。非阻塞模式下,如果调用recv()没有发现任何数据,或send()调用无法立即发送数据,那么将引起socket.error异常。
s.makefile() 创建一个与该套接字相关连的文件

TODO

粘包,分包,非阻塞socket,实现全双工?

参考

本文分享 CNBlog - 削微寒的程序员之路。
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