目录
一、关于 socket 的介绍
Socket 又称 "套接字",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,使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。python中提供了两个基本的 Socket 模块:服务端 Socket 和客户端 Socket,当创建了一个服务端 Socket 后,这个 Socket 就会在本机的一个端口上等待连接,当客户端 Socket 访问这个端口,两者完成连接后就能够进行交互了。
二、创建套接字对象(Socket 的实例化)
在使用 Socket 进行编程时,需要先实例化一个 Scoket 类,Python 中,我们用 socket()函数来创建套接字。
关于 socket 函数的用法:
scoket(family,type[,protocol])
第一个参数 family 是指定应用程序使用的通信协议的协议族,有:
Family参数 | 描述 |
socket.AF_UNIX | 只能够用于单一的Unix系统进程间通信 |
socket.AF_INET | 服务器之间网络通信 |
socket.AF_INET6 | IPv6 |
默认值为 AF_INET
第二个参数 type 为要创建套接字的类型
Type参数 | 描述 |
socket.SOCK_STREAM | 流式socket , 当使用TCP时选择此参数 |
socket.SOCK_DGRAM | 数据报式socket ,当使用UDP时选择此参数 |
socket.SOCK_RAW | 原始套接字,允许对底层协议如IP、ICMP进行直接访问 |
第三个参数 protocol 是可选项,指明所要接收的协议类型,通常为 0 或者不填。
Type参数 | 描述 |
socket.IPPROTO_RAW | 相当于protocol=255,此时socket只能用来发送IP包,而不能接收任何的数据。发送的数据需要自己填充IP包头,并且自己计算校验和。 |
socket.IPPROTO_IP | 相当于protocol=0,此时用于接收任何的IP数据包。其中的校验和和协议分析由程序自己完成。 |
接下来我们实例化一个简单的 TCP 类型的 Socket
测试代码:
import socket s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) print(s) print(type(s))
代码解释:
首先肯定需要使用 import 导入 socket 库;
用一个自定义参数(我这里用的 s )来接收创建的套接字对象;
输出套接字对象以及它的类型。
运行结果:
关于运行结果的解释:
fd=332: 表示套接字的文件描述符(file descriptor),在此处为332。
family=2: 表示套接字的地址族(address family),这里是IPv4地址族(AF_INET)。
type=1: 表示套接字的类型(socket type),这里是流式套接字(SOCK_STREAM),用于TCP协议。
proto=0: 表示套接字使用的协议,这里是默认协议(通常与套接字类型相关)。
<class 'socket.socket'>: 表示所创建的对象属于Python的socket模块中的socket类。
三、套接字对象方法(Socket 常用函数)
首先介绍服务端函数
1、bind 函数
该函数是服务端函数,会将之前创建的套接字与指定的IP地址和端口进行绑定,使用点直接调用该方法,以元组(host, port)的形式表示地址。
比如我们绑定本地的 12345 端口:
s.bind(('127.0.0.1', 12345))
注意这里用到了两次括号,因为 bind 方法的参数需要是一个包含主机地址和端口号的元组。
2、listen 函数
该函数也是服务端函数,用于在使用TCP的服务端开启监听模式,只有一个参数,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 即可。
在服务端开启监听,设置操作系统可以挂起的最大连接数量为 5 :
s.listen(5)
listen() 只是让套接字处于监听状态,并没有接收请求,接收请求需要使用 accept() 函数。
3、accept 函数
当套接字处于监听状态时,可以通过 accept() 函数来接收客户端请求,该函数也是服务端函数,接受 TCP 连接并返回(conn,address),返回一个新的套接字来和客户端通信,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。
比如我们就使用 conn 和 address 这两个参数(可自定义)来接收 accept 函数返回的值
conn, address = s.accept()
下面介绍客户端函数
4、connect 与 connect_ex 函数
connect() 是客户端程序用来连接服务端的方法,客户端连接到 address 处的套接字,一般 address 的格式为元组(host, port),如果连接出错,会返回 socket.error 错误。
比如我们连接到刚才创建的套接字,即本地的 12345 端口:
import socket c = socket.socket() c.connect(('127.0.0.1', 12345))
只有经过 connect 连接成功后的套接字对象才能调用发送和接受方法(send/recv),所以服务端的 s 对象不能 send 或者 recv 。
还有一个 connect_ex 函数,功能与 connect 相同,只是成功返回 0,失败返回 error 的值。
下面是一些常见的公共函数
5、send 、 sendall 、sendto 函数
send() :用于发送 TCP 数据
用法:s.send(string[,flag])
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。
sendall() :完整发送TCP数据
用法:s.sendall(string[,flag])
与 send() 类似,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。
关于参数的说明:
string: 这是要发送的数据,通常是一个字符串。这是必需的参数。
flag : 这是一个可选的参数,用于指定发送数据的附加选项,在大多数情况下可以省略。
比如我们将 "Hello, server!" 字符串通过UTF-8编码转换为字节数据,然后使用套接字的 send 方法发送这些字节数据到连接的服务端:
c.send("Hello, server!".encode('utf-8'))
sendto :用于发送 UDP 数据
用法:s.sendto(string[,flag],address)
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。
6、recv 与 recvfrom 函数
recv :接受TCP套接字的数据,数据以字符串形式返回。
用法:s.recv(bufsize[,flag])
参数说明:
bufsize: 这是一个整数,表示要接收的最大字节数。接收的实际数据可能少于或等于这个值,取决于发送端发送的数据量。
flag(可选): 这是一个可选的参数,用于指定接收数据的附加选项。在大多数情况下,可以省略这个参数。
通过 recv 方法接收最多 1024 字节的数据,我们将接收到的字节数据解码为 UTF-8 编码的字符串,最后打印出来:
re = c.recv(1024) print(re.decode('utf-8'))
recvfrom:接受 UDP 套接字的数据,与 recv() 类似,但返回值是(data, address)。其中 data 包含接收数据的字符串,address 是发送数据的套接字地址。
特别说明:recvfrom 函数是可以在没有进行 connect 的情况下使用的,对于 UDP 套接字,可以在未连接的状态下使用 recvfrom 来接收数据。recvfrom 通常与 UDP 一起使用,因为 UDP 是一个无连接协议,而 recvfrom 提供了从发送端获取地址信息的能力。在 TCP 中,由于是面向连接的,地址信息通常在连接建立时就已经确定了,所以 recv 通常就足够了。
示例:
import socket # 创建一个UDP套接字 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 绑定本地地址和端口 s.bind(('127.0.0.1', 12345)) # 接收数据,设置bufsize为最大接收字节数 data, address = s.recvfrom(1024) # 打印接收到的数据和发送端地址信息 print(f"Received data: {data.decode('utf-8')}") print(f"Received from: {address}")
7、close 函数
该函数用于关闭套接字
直接使用点调用即可
s.close()
三、简单的服务端和客户端示例
服务端代码:
import socket # 创建一个TCP套接字 server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 绑定主机和端口 server_socket.bind(('127.0.0.1', 12345)) # 监听连接 server_socket.listen() print("Server is listening for incoming connections...") # 接受客户端连接 client_socket, client_address = server_socket.accept() print(f"Connection established with {client_address}") # 接收数据 data = client_socket.recv(1024) print(f"Received data: {data.decode('utf-8')}") # 发送响应 response = "Hello, client!" client_socket.send(response.encode('utf-8')) # 关闭连接 client_socket.close() server_socket.close()
客户端代码:
import socket # 创建一个TCP套接字 client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 连接到服务器 client_socket.connect(('127.0.0.1', 12345)) # 发送数据 data_to_send = "Hello, server!" client_socket.send(data_to_send.encode('utf-8')) # 接收响应 response = client_socket.recv(1024) print(f"Received response: {response.decode('utf-8')}") # 关闭连接 client_socket.close()
先开启服务端,再运行客户端
运行效果:
四、关于 socket 库相关方法函数的总结
Socket 创建和配置:
socket(family, type, proto=0, fileno=None):创建一个套接字对象。
gethostname():获取主机名。
通用套接字方法:bind(address):将套接字绑定到指定的地址。
listen(backlog):开始监听传入连接请求。
accept():接受连接,返回新的套接字和对端地址。
connect(address):连接到远程套接字。
close():关闭套接字。
数据收发:send(bytes):发送数据。
recv(bufsize):接收数据。
UDP 相关方法:sendto(data, address):发送UDP数据到指定地址。
recvfrom(bufsize):接收UDP数据和对端地址。
设置和获取套接字选项:setsockopt(level, optname, value):设置套接字选项。
getsockopt(level, optname, buflen=None):获取套接字选项。
获取主机信息:gethostbyname(hostname):通过主机名获取IP地址。
gethostbyaddr(ip_address):通过IP地址获取主机名。