socket编程

2023-06-02 07:30

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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 socketfrom 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addresssocket_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：
socket编程

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；