前言

在今天的教程中，我們將介紹python基礎知識的Python的socket編程。Python 的socket接口類似于 C 和 Java。因此，如果您已經(jīng)具有 C/Java 編程背景，那么在 Python 中學習socket編程會容易得多。

但是在 Python 中使用socket要簡單得多，這鼓勵了快速的應用程序開發(fā)。所以，不要擔心 Python 是否是你的第一門編程語言，而是應該感到幸運。

Python 提供了兩種類型的 API 庫，可用于socket編程。在底層，Python 利用“ socket ”library為無連接和面向連接的網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)客戶端和服務器模塊。而在更高級別，您可以使用ftplib和httplib等庫 與應用程序級網(wǎng)絡協(xié)議（如 FTP 和 HTTP）交互。

在這篇文章中，我們將討論專為 Python socket 編程而設計的最廣泛使用的 “socket ” 庫。我們將介紹該庫提供的主要功能，這些功能可以幫助您構建客戶端和服務器模塊。最后，您將通過示例代碼看到客戶端-服務器通信的演示。

socket是學習 Python socket編程需要了解的最重要和最基本的實體。在本節(jié)中，我們介紹了socket的概念以及創(chuàng)建socket并與之通信的相關方法。

Python Socket 編程簡述

什么是socket？

socket 是雙向通信鏈路的端點。端點是 IP 地址和端口號的組合。

對于Client-Server通信，需要在兩端配置socket來發(fā)起連接，監(jiān)聽傳入的消息，然后在兩端發(fā)送響應，從而建立雙向通信。

socket 允許位于同一臺機器上的進程之間進行通信，或者在不同環(huán)境中工作的不同機器上甚至跨越不同大陸的進程之間進行通信。

如何在 Python 中創(chuàng)建 socket 對象？

要創(chuàng)建/初始化socket，我們使用socket.socket() 方法。它在 Python 的socket模塊中有定義。其語法如下。

sock_obj = socket.socket(socket_family, socket_type, protocol=0)

在哪里，

• socket_family： 定義用作傳輸機制的協(xié)議族。它可以具有兩個值中的任何一個。
  • AF_UNIX，或
  • AF_INET（IP 版本 4 或 IPv4）。
• socket_type： 定義兩個端點之間的通信類型。它可以具有以下值。
  • SOCK_STREAM（用于面向連接的協(xié)議，例如 TCP），或
  • SOCK_DGRAM（用于無連接協(xié)議，例如 UDP）。
• 協(xié)議： 我們通常保留此字段或將此字段設置為零。

import socket   #for sockets

#實例化一個AF_INET, STREAM socket (TCP)

sock_obj = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

print ('Socket Initialized')

這就是創(chuàng)建套接字對象的方法。但是如果上面的例子無法實例化套接字怎么辦。您將如何解決錯誤？

您需要將上述代碼包裝在 Python 的 try 和 except 塊中。通過 Python 異常處理，您可以追蹤錯誤的原因。

#管理python套接字編程中的錯誤
 
import socket   #for sockets
import sys  #for exit
 
try:
    #創(chuàng)建一個 AF_INET, STREAM 套接字 (TCP)

    sock_obj = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
except socket.error as err_msg:
    print ('Unable to instantiate socket. Error code: ' + str(err_msg[0]) + ' , Error message : ' + err_msg[1])
    sys.exit();
 
print ('Socket Initialized')

在接下來的部分中，我們將解釋 Socket 庫中可用的函數(shù)來創(chuàng)建客戶端/服務器程序。

Python 的套接字庫中有多少種可用的套接字方法？

我們可以將用于 Python 套接字編程的套接字方法分為以下三類。

• 服務器套接字方法，
• 客戶端套接字方法，以及
• 通用套接字方法。

服務器套接字可用的方法有哪些？

服務器套接字方法

• sock_object.bind（地址）：
  • 此方法將套接字綁定到地址（主機名、端口號對）
• sock_object.listen（積壓）：
  • 此方法用于偵聽與套接字關聯(lián)的連接。
  • backlog 參數(shù)表示排隊連接的最大數(shù)量。
  • 最大值可以達到 5，最小值應該至少為零。
• sock_object.accept():
  • 此函數(shù)返回 (conn, address) 對，其中“conn”是用于在通信通道上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的新套接字對象，“address”是與通道另一端的套接字綁定的 IP 地址。
  • ACCEPT() 方法返回一個套接字對象，它不同于使用 socket.socket() 創(chuàng)建的套接字對象。
  • 這個新的套接字對象專門用于管理與發(fā)生接受的特定客戶端的通信。
  • 這種機制還幫助服務器同時保持與 n 個客戶端的連接。

客戶端套接字可用的方法有哪些？

客戶端套接字方法

• sock_object.connect():
  • 此方法用于將客戶端連接到主機和端口，并啟動與服務器的連接。

Python中可用的通用套接字方法有哪些？

通用套接字方法

• sock_object.recv():
  • 當協(xié)議參數(shù)的值為 TCP 時，使用此方法在端點接收消息。
• sock_object.send():
  • 如果協(xié)議是 TCP，則應用此方法從端點發(fā)送消息。
• sock_object.recvfrom():
  • 如果使用的協(xié)議是 UDP，則調用此方法以在端點接收消息。
• sock_object.sendto():
  • 如果協(xié)議參數(shù)為 UDP，則調用此方法以從端點發(fā)送消息。
• sock_object.gethostname():
  • 此方法返回主機名。
• sock_object.close():
  • 此方法用于關閉套接字。遠程端點不會從這一端接收數(shù)據(jù)。

到目前為止，我們已經(jīng)列出了“ socket ”庫為 Python 套接字編程提供的所有套接字工具。接下來，我們將向您展示實現(xiàn)客戶端-服務器通信的套接字函數(shù)調用工作流程。請參考以下快照。它說明了在客戶端和服務器之間建立通道所需的每個套接字調用。

Python Socket 編程工作流程

下圖描述了客戶端和服務器端點的套接字方法的調用順序。

因此，從上面的流程圖中，您將了解在 Python 中創(chuàng)建客戶端/服務器套接字程序所需的所有套接字方法?，F(xiàn)在是時候設置真正的 Python 客戶端和服務器組件了。

Python 客戶端-服務器通信示例代碼

客戶端-服務器程序將具有以下兩個 Python 模塊。

• Python-Server.py 和
• Python-Client.py。

讓我們先檢查一下服務器代碼。請注意，我們已經(jīng)在 Python 3 上測試了此代碼。

Python-Server.py

該服務器模塊將向/從客戶端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

Python-Server.py 文件包含創(chuàng)建服務器套接字的代碼，該套接字在收到來自客戶端的請求之前一直處于等待狀態(tài)。

每當客戶端連接時，服務器都會接受該連接。

• 然后客戶端將開始向服務器傳遞消息。
• 服務器將處理這些消息并將響應發(fā)送回客戶端。

在下面的代碼中，我們還要求用戶輸入他想要傳遞給客戶端的響應。

import socket
import time

def Main():
    host = "127.0.0.1"
    port = 5001

    mySocket = socket.socket()
    mySocket.bind((host,port))
                
    mySocket.listen(1)
    conn, addr = mySocket.accept()
    print ("Connection from: " + str(addr))

    while True:
        data = conn.recv(1024).decode()
        if not data:
            break
        print ("from connected  user: " + str(data))
                                                
        data = str(data).upper()
        print ("Received from User: " + str(data))

        data = input(" ? ")
        conn.send(data.encode())
                                                
    conn.close()
                
if __name__ == '__main__':
    Main()

Python-Client.py

在客戶端，我們創(chuàng)建一個套接字并使用提供的主機和端口值連接到服務器。

• 客戶端代碼有一個用于交換消息的 while 循環(huán)。它不斷打印從服務器獲得的所有數(shù)據(jù)。
• 在此之后，會調用輸入函數(shù)來請求客戶端響應。然后將響應傳遞給服務器。
• 用戶還可以在任何時間點輸入“q”來停止通信。

import socket

def Main():
    host = '127.0.0.1'
    port = 5001

    mySocket = socket.socket()
    mySocket.connect((host,port))

    message = input(" ? ")

    while message != 'q':
        mySocket.send(message.encode())
	data = mySocket.recv(1024).decode()

	print ('Received from server: ' + data)
	message = input(" ? ")

    mySocket.close()

if __name__ == '__main__':
    Main()

如何運行客戶端-服務器程序？

您需要從單獨的命令窗口運行這兩個模塊，或者您可以在兩個不同的 IDLE 實例中運行它們。

首先，您將執(zhí)行服務器模塊，然后是客戶端。我們已經(jīng)給出了客戶端-服務器程序的完整執(zhí)行摘要。

Python 3.5.1 (v3.5.1:37a07cee5969, Dec  6 2015, 01:54:25) [MSC v.1900 64 bit (AMD64)] on win32
Type "copyright", "credits" or "license()" for more information.

 RESTART: C:\Users\Techbeamers\AppData\Local\Programs\Python\Python35\Python-Server.py 
Connection from: ('127.0.0.1', 50001)
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Python 3.5.1 (v3.5.1:37a07cee5969, Dec 6 2015, 01:54:25) [MSC v.1900 64 bit (AMD64)] on win32
Type "copyright", "credits" or "license()" for more information.
 
 RESTART: C:\Users\Techbeamers\AppData\Local\Programs\Python\Python35\Python-Client.py 
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檢查程序兼容性

請注意，我們已經(jīng)使用 Python 3 版本測試了上述客戶端-服務器代碼。但是您可以輕松地將上述代碼轉換為在 Python 2.7 上運行。您需要替換以下代碼行。

data = input(" ? ")

對 Python 2.7使用以下 Python輸入函數(shù)。

data = raw_input(" ? ")

我們在以下幾點中列出了更多差異。

• Python 2.7 中的一些其他函數(shù)（如打印）不需要封閉大括號。
• Python 2.7 的 socket 函數(shù)（如 send()/recv() ）都不需要解碼它們的返回值，而 Python 3 需要它。

快速總結——Python Socket 編程

我們希望上面的教程能讓您了解有關 Python 套接字編程的新知識。如果您喜歡這篇文章并有興趣看到更多此類文章，可以看看這里(Github/Gitee) 關注我以查看更多信息，這里匯總了我的全部原創(chuàng)及作品源碼

總結

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