Day42:socket编程

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;

  • 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;

2.socket( )类详解

  • 套接字格式:socket(family, type[,protocal])使用给定的套接族,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.TCP服务器端代码实现

import socket
from pprint import pprint

# 创建TCP连接
socket_instance = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
socket_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)

# 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()

    # 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
        data = new_socket.recv(1024).decode()
        # 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)
        # 发送数据
        new_socket.sendall('Server has received your msg'.encode())

4.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))
while True:
    cmd = input("请输入您想说的话:")
    socket_instance.send(cmd.encode())
    data = socket_instance.recv(1024)
    print(data)

5.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)

6.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())

7.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;

8.客户端socket实例对象创建连接的方法有:

  • connect():连接到address处的套接字,一般address的格式为tuple(host, port),如果链接出错,则返回socket.error错误;

  • connect_ex():功能与s.connect(address)相同,但成功返回0,失败返回errno的值;

9.客户端和服务器端socket实例对象都有的方法:

  • recv():接受TCP套接字的数据,数据以字符串形式返回;

  • send():发送TCP数据,将字符串中的数据发送到链接的套接字,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,将字符串中的数据发送到链接的套接字,但在返回之前尝试发送所有数据,成功返回None,失败则抛出异常;

  • recvfrom():接受UDP套接字的数据;

  • sendto():发送UDP数据,将数据发送到套接字;

  • close():关闭套接字;

  • getpeername():返回套接字的远程地址;

  • getsockname():返回套接字自己的地址;

  • settimeout():设置套接字操作的超时时间;

  • gettimeout():返回当前超时值,单位是秒,如果没有设置超时则返回None;

  • fileno():返回套接字的文件描述;

  • setblocking():如果flag为0,则将套接字设置为非阻塞模式,否则将套接字设置为阻塞模式(默认值);

  • makefile():创建一个与该套接字相关的文件;

  • setsockopt():设置给定套接字选项的值;

  • getsockopt():返回套接字选项的值;

10.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;

11.UDP 服务器端的实现步骤

  • 创建 socket 对象;

  • 向socket 对象绑定服务器地址;

  • 进入与客户端交互数据的循环阶段;

  • 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);

  • 打印接收信息,表示从地址为 addr 的客户端接收到数据);

  • 关闭;

12.UDP客户端的实现步骤

  • 创建 socket 对象;

  • 初始化 UDP 服务器的地址;

  • 进入与服务器交互数据的循环阶段;

  • 等待用户输入数据;

  • 向服务器端发送接收数据;

  • 关闭套接字,不再向服务器发送数据;

参考:https://www.9xkd.com/user/plan-view.html?id=1374569434

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