python之Socket網路編程

什麼是網路？

網路是由節點和連線構成，表示諸多物件及其相互連結。在數學上，網路是一種圖，一般認為專指加權圖。網路除了數學定義外，還有具體的物理意義，即網路是從某種相同類型的實際問題中抽象化的模型。在電腦領域中，網路是資訊傳輸、接收、共享的虛擬平台，透過它把各個點、面、體的資訊連結在一起，從而實現這些資源的共享。網路是人類發展史來最重要的發明，提升了科技和人類社會的發展。

網路通訊的三要素

IP位址
用來表示一台獨立的主機
特殊的IP位址127.0.0.1或稱為localhost(表示本機回環位址，保留位址等)，可用於本機測試

埠號
#要將資料傳送到對方指定的應用程式上，為了標識這些應用程序，所以給這些網路應用程式都用數字進行標識。為了方便稱呼這些數字，則將這些數字稱為連接埠

傳輸協定
TCP協定：傳輸控制協定
面向連接：傳輸之前需要建立連接
在連接過程中進行大量資料傳輸
透過三次握手方式連接，屬於安全可靠連接
傳輸速率慢，效率低
UDP協定：用戶傳輸協定
面向無連線：傳輸過程不需要建立連線即可傳輸
每個資料傳輸的大小都限制在64K以內
傳輸過程不可靠
傳輸速率快，效率高

SOCKET網路程式設計

#如簡單的實作一個WEB小程式

import socket
def handle_request(client):
 buf = client.recv(1024)
 client.send(bytes("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n",'utf8'))
 client.send(bytes("Hello, World",'utf8'))

def main():
 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 sock.bind(('localhost', 8080))
 sock.listen(5)

 while True:
  connection, address = sock.accept()
  handle_request(connection)
  connection.close()


if __name__ == '__main__':
 main()

Python 提供了兩個層級存取的網路服務：

#低階的網路服務支援基本的Socket，它提供了標準的BSD Sockets API，可以存取底層作業系統Socket介面的全部方法。
高階的網路服務模組 SocketServer， 它提供了伺服器中心類，可以簡化網路伺服器的開發。

什麼是socket?

　　Socket又稱"套接字"，應用程式通常透過"套接字"向網路發出請求或回應網絡請求，使主機間或電腦上的進程間可以通訊。

Socket()函數：

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

參數

family: 套接字家族可以使AF_UNIX或AF_INET
type: 套接字類型可以根據是面向連接的還是非連接分為SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM
protocol: 一般不填預設為0 。

通訊流程

########

#######server端##########

import socket

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.bind(address)
sk.listen(3)

while True:
 conn, addr = sk.accept()
 while True:
  try:
   data = conn.recv(1024)
   print(str(data, 'utf8'))
   if not data:
    break
   inp = input(">>>")
   conn.send(bytes(inp, 'utf8'))
  except Exception:
   break

conn.close()

##########Client端###########
import socket

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.connect(address)
while True:
 inp = input(">>>")
 if inp == "exit":
  break
 sk.send(bytes(inp, 'utf8'))
 data = sk.recv(1024)
 print(str(data, 'utf8'))
sk.close()

############Socket內建方法######

s.bind()    绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen()  开始TCP监听。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就可以了。
s.accept()  被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
s.connect_ex()  connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数
s.recv()    接收TCP数据，数据以字符串形式返回，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。
s.send()    发送TCP数据，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。
s.sendall() 完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。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。
s.recvform()    接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto()  发送UDP数据，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。
s.close()   关闭套接字
s.getpeername() 返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname() 返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)   设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])    返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout)   设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout()  返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()  返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag) 如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()    创建一个与该套接字相关连的文件

实例

#########Server端##########

import socket
import subprocess

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.bind(address)
sk.listen(3)


while True:
 conn, addr = sk.accept()
 while True:
  try:
   data = conn.recv(1024)
  except Exception:
   break
  if not data:
   break

  # print(str(data, 'utf8'))
  # data = str(data, 'utf8')#解码同decode
  obj = subprocess.Popen(data.decode('utf8'), shell=True, stdout=subprocess.PIPE)
  ssh_result = obj.stdout.read()
  result_len = bytes(str(len(ssh_result)),'utf8')
  conn.send(result_len)

  conn.send(ssh_result)

conn.close()


#########Client#########


import socket

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.connect(address)

while True:
 inp = input(">>>")
 if inp == "exit":
  break
 sk.send(bytes(inp, 'utf8'))
 result_len = int(str(sk.recv(1024), 'utf8'))
 print(result_len)
 data = bytes()
 while len(data) != result_len:
  recv = sk.recv(1024)
  data += recv
 print(str(data, 'gbk'))
sk.close()

文件上传

Server

import socket
import os

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.bind(address)
sk.listen(3)

BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))

while True:
 conn, addr = sk.accept()
 while True:
  data = conn.recv(1024)
  cmd, file_name, file_size = str(data, 'utf8').split('|')
  path = os.path.join(BASE_DIR, 'model', file_name)
  file_size = int(file_size)

  f = open(path, 'ab')
  has_recv = 0
  while has_recv != file_size:
   data = conn.recv(1024)
   f.write(data)
   has_recv += len(data)
  f.close()

Client

import socket
import os

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.connect(address)

BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))

while True:
 inp = input(">>>>").strip()
 path = os.path.join(BASE_DIR, inp)

 file_name = os.path.basename(path)
 file_size = os.stat(path).st_size
 file_info = 'post|%s|%s' % (file_name, file_size)
 sk.sendall(bytes(file_info, 'utf8'))

 f = open(path, 'rb')
 has_sent = 0
 while has_sent != file_size:
  data = f.read(1024)
  sk.sendall(data)
  has_sent += len(data)

 f.close()
 print("上传成功")

socketserver

socketserver模块简化了网络编程服务程序的任务，同时SocketServer模块也是Python标准库中很多服务器框架的基础。

学习它的最好办法是自己浏览一遍它的源码。

首先先看一下如何去运用

import socketserver

class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):
 def handle(self):
  print("服务端启动")
  while True:
   conn = self.request

   while True:
    data = conn.recv(1024)
    print(str(data, 'utf8'))
    inp = input(">>>>>")

    conn.sendall(bytes(inp, 'utf8'))
   conn.close()

if __name__ == '__main__':
 server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 8080), MyServer)
 server.serve_forever()

server

import socket

sk = socket.socket()

address = ('127.0.0.1', 8080)

sk.connect(address)
print("客户端启动")

while True:
 inp = input(">>>>>")
 sk.sendall(bytes(inp, 'utf8'))
 if inp == "q":
  break
 data = sk.recv(1024)
 print(str(data, 'utf8'))
sk.close()

此代码简单的实现了server端能同时和多个client聊天的功能。

我们在看源码前，首先要明确的是它分了几个类及每个类的功能作用等。

There are five classes in an inheritance diagram, four of which represent
synchronous servers of four types:

 下面的就不一一详细说了，想要了解的更透彻，还是看一遍源码吧。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支PHP中文网。

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