python之socket编程TCP API

作者：马育民 • • 阅读：10670

需要掌握：socket

概述

本节介绍的是socket编程，是采用TCP协议，在编程中要有服务器端和客户端，一般先实现服务器端，服务器监听IP和端口，然后实现客户的，客户端连接服务器的IP和端口，然后发送、接收数据参见，过程参见 socket

socket是常见开发语言（C/C++/JAVA/C#）的功能之一

需要导入socket模块

socket源码

socket源代码位置：

python安装根目录/Lib/socket.py

导入_socket模块，socket类继承_socket.socket，
模块_socket的位置：

python安装根目录/DLLs/_socket.pyd

什么是.pyd文件？见下面链接：
http://www.malaoshi.top/show_1EF2Zg2nxB6r.html

创建socket对象

socket编程中，无论实现服务器端还是客户端，首先要创建socket对象，然后才能进行操作

语法

socket([family], [type], [proto])

参数说明:

  • family：套接字家族，有三个值

    • socket.AF_INET 使用IPv4（默认）
    • socket.AF_INET6 使用IPv6
    • socket.AF_UNIX 只用于单一的Unix系统进程间通信

  • type：套接字类型，有五个值：

    • socket.SOCK_STREAM：流式socket , 即TCP （默认）
    • socket.SOCK_DGRAM：数据报式socket ,即UDP
    • 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_RDM 是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。
    • socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务

  • protocol：协议。默认是0，与特定的套接字家族相关的协议,如果是 0 ，则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议

例子

s = socket.socket()

服务器端api说明

绑定地址

服务器端创建socket对象后，将套接字绑定地址。地址格式取决于套接字族。

语法

bind(address)

参数说明：

  • address：在AF_INET下（即IPv4），以元组（host,port）的形式表示地址。

例子

s.bind(('0.0.0.0', 9999))

绑定IP地址0.0.0.0，端口号是9999

关于IP地址0.0.0.0，见下面链接：
http://www.malaoshi.top/show_1EF2SXCO6P0v.html

开始监听

绑定IP和端口后，开始监听传入连接（让socket由主动套接字变为被动套接字）

语法

listen(backlog)

参数说明：

  • 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。
    比如：backlog设置5，表示操作系统可以接到5个连接请求，有一个连接请求正在处理，其余4个处于等待状态，此时有第6个请求，操作系统会直接拒绝

注意：
这个值 不能无限大，因为要在操作系统中维护连接队列
与操作系统有关
python之socket.listen()参数实验

例子：

s.listen(5)

接收客户的连接

然后接收客户端连接，是阻塞式的，即：当没有客户端连接时，程序一直停在这里，不在执行下面代码

语法

accept()

参数说明：
无

返回值说明：
返回元祖类型：（conn,address）,其中：

  • conn：客户端的套接字对象，可以用来接收和发送数据。
  • address：客户端的地址

例子：

conn, address = s.accept()

完整服务器代码

s = socket.socket()
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
s.listen(5)
print('开始监听')
conn, address = s.accept()
print('等待接收到客户端请求')
print('conn类型',type(conn))
print('address类型',type(address))

通过执行结果，可以发现只打印开始监听，程序运行到conn, address = s.accept()就不在向下执行了，这就是阻塞式

要观察该服务器端的执行结果，要按照下面编写客户端代码，为了便于观察，这里直接给出执行结果：

开始监听
接收到客户端请求
conn类型 <class 'socket.socket'>
address类型 <class 'tuple'> ('127.0.0.1', 51222)

可知代码

conn, address = s.accept()

返回的conn是socket类型，该conn是当前客户端的socket

客户端api说明

连接服务器-需指明IPv4、IPv6

连接服务器，address的格式为元组(ip,port)，如果连接出错，抛出异常。

语法

connect(address)

参数说明：

  • address：在AF_INET下（即IPv4），以元组(ip,port)的形式表示。

例子1：

连接一个不存在的IP，观察错误，代码如下：

import socket

s = socket.socket()
s.connect(('33.0.0.1', 9999))

错误如下：

TimeoutError: [WinError 10060] 由于连接方在一段时间后没有正确答复或连接的主机没有反应，连接尝试失败。

例子2：

连接本机但不通的端口，观察错误，代码如下：

import socket

s = socket.socket()
s.connect(('127.0.0.1', 2999))

错误如下：

ConnectionRefusedError: [WinError 10061] 由于目标计算机积极拒绝，无法连接。

例子3：

连接正确的服务器IP和端口，观察执行结果，代码如下：

import socket

s = socket.socket()
s.connect(('127.0.0.1', 9999))

观察上面的完整服务器代码的执行结果

连接服务器-高级

连接到一个监听地址addr的TCP服务上，并返回一个新的套接字对象。

这个函数比socket.connetc()更高级，如果addr（host, port）中的host是一个非数值的值，那么该函数会同时尝试 AF_INET 和 AF_INET6 来解析它，然后尝试所有获得的可能地址，该方法可以用来编写同时支持 IPv4 和 IPv6 的客户端。

语法

socket.create_connection(addr[, timeout[, source_addr]])

参数：

  • addr —— 服务器套接字地址
  • timeout —— 套接字的超时限制，如果没有提供，那么使用getdefaulttimeout()的设置
  • source_address —— 如果提供的话，该参数必须是(host, port)形式的二元组，套接字会在连接前绑定到这个指定的地址。

返回：
返回一个连接到目标地址的新的套接字对象。

例子：

import socket

s = socket.create_connection(('33.0.0.1', 9999))

通用api说明

完整发送TCP数据

完整发送TCP数据，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。

sendall(data)

参数说明：

  • data：bytes类型，发送到连接的套接字。

返回值：
成功返回None

例子：

import socket
s = socket.socket()
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
s.sendall('Hello Server！'.encode('utf-8'))

发送TCP数据（不推荐）

发送TCP数据，当数据长度大于MTU时，网络层将对数据进行分片，分片后只会发送一次，并返回该长度，不会将剩下的数据发送出去

语法

send(data)

参数说明：

  • data：bytes类型，发送到连接的套接字。

返回值：
发送的数据长度（单位：字节），该长度可能小于data的实际长度。

例子：

import socket
s = socket.socket()
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
s.send('Hello Python！'.encode('utf-8'))

接收TCP数据

接收TCP数据。

语法

b=recv(bufsize,flag)

参数说明：

  • 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。

返回值：
返回bytes类型数据

抛异常：
远端程序直接退出（没有执行socket的close()），会抛出异常，如下：

Traceback (most recent call last):
  File "c:/Users/mym/Desktop/python/tcp_test.py", line 16, in <module>
    data=conn.recv(1024)
ConnectionResetError: [WinError 10054] 远程主机强迫关闭了一个现有的连接。

注意：
当 长度为0时，表示 远端socket已经close
详见：http://www.malaoshi.top/show_1EF30VlKWoVx.html

例子：

在服务器端接着写如下代码：

data=conn.recv(1024)
print(data.decode('utf-8'))

关闭套接字

使用后应及时关闭socket，回收资源。服务器端运行结束后，或者调用close()方法，才会释放端口

语法

close()

参数说明：
无

返回值：
无

更多api说明

见：
http://www.runoob.com/python3/python3-socket.html

完整代码

服务器端代码

import socket

s = socket.socket()
s.bind(('0.0.0.0', 9999))
s.listen(5)
print('开始监听')
conn, address = s.accept()
print('等待接收到客户端请求')
print('conn类型',type(conn))
print('address类型',type(address),address)

conn.sendall('server is ok!'.encode('utf-8'))

data=conn.recv(1024)
print("来自%s:%s的消息："%(address[0],address[1]),data.decode('utf-8'))
conn.close()

客户端代码

import socket

s = socket.socket()
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
data=s.recv(1024)
print('来自server的消息：',data.decode('utf-8'))
s.sendall('土豆土豆，我是茄子！'.encode('utf-8'))
s.close()

将服务器端部署在另一台计算机并运行，然后运行客户端代码

缺点

当服务器接收一个客户端请求后，服务器端就执行结束了，这显然是不合理的，服务器可以接收多个客户端多次请求

优化服务器端代码

让服务器端可以接收多次请求

import socket

s = socket.socket()
s.bind(('0.0.0.0', 9999))
s.listen(5)
print('开始监听')

#在这里写一个死循环，永远接收客户端请求
while True:
    conn, address = s.accept()
    print('等待接收到客户端请求')
    print('conn类型',type(conn))
    print('address类型',type(address),address)

    conn.sendall('server is ok!'.encode('utf-8'))

    data=conn.recv(1024)
    print("来自%s:%s的消息："%(address[0],address[1]),data.decode('utf-8'))
    conn.close()

缺点

上面代码中，服务器只能接收客户端一次数据，就close了，这显然是不合理的，服务器可以接收一个客户端多次发送的数据

感谢以下文章：
http://www.runoob.com/python/python-socket.html
https://www.cnblogs.com/fanweibin/p/5053328.html
https://www.cnblogs.com/aylin/p/5572104.html
https://www.cnblogs.com/Security-Darren/p/4751391.html

原文出处：/show_1EF2SE6SsVBs.html

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