python学习之socket库的基本使用（网络编程-套接字）

见贤思齐

目录一、关于socket的介绍二、创建套接字对象（Socket的实例化）三、套接字对象方法（Socket常用函数）1、bind函数2、listen函数3、accept函数4、connect与connect_ex函数5、send、 sendall、sendto函数6、recv与 recvfrom函数7、close函数三、简单的服务端和客户端示例四、关于socket库相关方法函数的总结一、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_INET6IPv6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：importsockets=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（filedescriptor），在此处为332。family=2:表示套接字的地址族（addressfamily），这里是IPv4地址族（AF_INET）。type=1:表示套接字的类型（sockettype），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）。: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：importsocketc=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：importsocket#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"Receiveddata:{data.decode('utf-8')}")print(f"Receivedfrom:{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：importsocket#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("Serverislisteningforincomingconnections...")#接受客户端连接client_socket,client_address=server_socket.accept()print(f"Connectionestablishedwith{client_address}")#接收数据data=client_socket.recv(1024)print(f"Receiveddata:{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：importsocket#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"Receivedresponse:{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。