Python Socket編程詳解
背景
關于Python Socket編程，首先需要了解幾個計算機網絡的知識，通過以下的幾個問題，有助于更好的理解Socket編程的意義，以及整個框架方面的知識：
TCP和UDP協(xié)議本質上的區(qū)別？
TCP協(xié)議，面向連接，可靠，基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議；UDP協(xié)議無連接，不可靠，基于數據包的傳輸層協(xié)議。
TCP協(xié)議在建立連接的過程需要經歷三次握手，斷開連接則需要經歷四次揮手，而這建立連接的過程增加了傳輸過程中的安全性。
而建立連接的過程則會消耗系統(tǒng)的資源，消耗更多的時間，而相比較UDP協(xié)議傳輸過程則不會出現(xiàn)這種問題。
總結來講，基于TCP協(xié)議傳輸，需要不斷的確認對方是否收到信息，從而建立連接（確認過程次數有限制，即三次握手），UDP協(xié)議傳輸則
不需要確認接收端是否收到信息，只需要將信息發(fā)給對方。
TCP/IP協(xié)議棧、HTTP協(xié)議、Socket之間的區(qū)別和聯(lián)系？
TCP/IP協(xié)議棧就是一系列網絡協(xié)議，可以分為四層模型來分析：應用層、傳輸層、網絡層、鏈路層；
HTTP協(xié)議（超文本傳輸協(xié)議）就是在這一協(xié)議棧中的應用層協(xié)議；HTTP協(xié)議簡單來說，它的作用就是規(guī)范數據的格式，讓程序能夠方便的識別，并且收發(fā)雙方都需要遵循同樣的協(xié)議格式進行數據傳輸。(應用層的協(xié)議也和HTTP協(xié)議的作用類似，不一樣的是定義不同的數據格式。)
Socket可以理解為TCP/IP協(xié)議棧提供的對外的操作接口，即應用層通過網絡協(xié)議進行通信的接口。Socket可以使用不同的網絡協(xié)議進行端對端的通信；
TCP Socket服務器的通信過程？
Server端：
建立連接（socket()函數創(chuàng)建socket描述符、bind()函數綁定特定的監(jiān)聽地址（ip+port)、listen()函數監(jiān)聽socket、accept()阻塞等待客戶端連接）
數據交互（read()函數阻塞等待客戶端發(fā)送數據、write()函數發(fā)送給客戶端數據）
Client端：
建立連接（socket()函數創(chuàng)建socket描述符、connect()函數向指定的監(jiān)聽地址發(fā)送連接請求）
數據交互（wirte()函數發(fā)送服務端數據、read()函數足阻塞等待接受服務端發(fā)送的數據）
socket和websocket之間的聯(lián)系？
webosocket是一種通信協(xié)議，不同于HTTP請求，客戶端請求服務端資源，服務端響應的通信過程；websocket允許服務端主動
向客戶端推送消息，同時做到客戶端和服務端雙向通訊的協(xié)議。（具體底層原理有待后面實踐，暫時未接觸）
HTTP,WSGI協(xié)議的聯(lián)系和區(qū)別？
HTTP協(xié)議（超文本傳輸協(xié)議），屬于TCP/IP協(xié)議棧中應用層的協(xié)議。用于規(guī)范傳輸數據的格式，是一種客戶端和服務端傳輸的規(guī)則。
WSGI協(xié)議則是Python定義的Web服務器和框架程序通信的接口規(guī)則。兩者聯(lián)系不大，強行說的話，Python框架程序主要處理的是HTTP請求。
（后期可以實現(xiàn)一個WSGI協(xié)議的Python框架，用于處理HTTP請求的實驗。）
主流Web框架，異步Web框架？
主流Web框架：Django、Flask
異步Web框架：Tornado（內置異步模塊）、Snaic（Python自帶asyncio)、FastAPI（基于Starlette庫） 、aiohttp（基于asyncio）
asyncio，aiohttp之間的聯(lián)系？（異步編程）
asyncio是一個異步IO庫，aiohttp就是基于asyncio的異步HTTP框架（支持客戶端/服務端）
代碼設計
Python提供了基本的socket模塊：
- socket模塊；提供了標準的BSD Sockets API；
- socketserver模塊：提供了服務器中心類，簡化服務器的開發(fā)；
TCP Socket服務端
socket模塊：
# -*- coding: utf-8 -*-
from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
def echo_handler(sock ,address):
print("Get Connection from address:", address)
while True:
response = sock.recv(8192)
if not response:
break
print(f"Got {response}")
sock.sendall(response)
def echo_server(address, back_log=5):
sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
sock.bind(address)
sock.listen(back_log)
while True:
sock_client, address = sock.accept()
echo_handler(sock_client, address)
if __name__ == "__main__":
echo_server(('localhost', 5000))
代碼詳解：
- 創(chuàng)建一個基于IPV4和TCP協(xié)議的Socket，這里AF_INET指的是使用IPV4協(xié)議，SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP協(xié)議，綁定監(jiān)聽端口，設置等待連接的最大數量
- 創(chuàng)建一個永久循環(huán)，獲取客戶端請求的連接，accept()會等待并返回一個客戶端的連接；
- 連接建立后，等待客戶端數據，接受完客戶端數據，然后返回數據給客戶端，最后關閉連接
存在的問題：當出現(xiàn)多個客戶端請求時，由于是單個線程會發(fā)生阻塞的情況，所以如果需要多線程處理多個客戶端請求，可以這樣改；
from threading import Thread
while True:
client_sock, address = sock.accept()
thread = Thread(target=echo_handler, args=(client_sock, address))
thread.start()
這樣的話，就會在每個客戶端請求的時候，生成一個子線程然后處理請求；
（但是存在一個問題：當突然大量請求連接，消耗系統(tǒng)資源達到上限后，很可能造成程序無法處理后續(xù)請求。）
socketserver模塊：
from socketserver import BaseRequestHandler, TCPServer
class EchoHandler(BaseRequestHandler):
def handle(self):
print("Got Connection From: %s" % str(self.client_address))
while True:
msg = self.request.recv(8192)
if not msg:
break
self.request.send(msg)
if __name__ == "__main__":
server = TCPServer(("", 5000), EchoHandler)
server.serve_forever()
from socketserver import StreamRequestHandler, TCPServer, ThreadingTCPServer
import time
class EchoHandler(StreamRequestHandler):
def handle(self):
print("Got Connection Address: %s" % str(self.client_address))
for line in self.rfile:
print(line)
self.wfile.write(bytes("hello {}".format(line.decode('utf-8')).encode('utf-8')))
if __name__ == "__main__":
serv = ThreadingTCPServer(("", 5000), EchoHandler)
serv.serve_forever()
代碼詳解：
- 處理多個客戶端，初始化一個ThreadingTCPServer實例；
- 設置綁定的IP地址和端口，以及處理類；
- 使用StreamRequestHandler（使用流的請求處理程序類，類似file-like對象，提供標準文件接口簡化通信過程），重寫里面的handle方法，獲取請求數據，返回數據給客戶端；
TCP Socket客戶端
socket模塊：
# -*- coding: utf-8 -*-
from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
import time
def request_handler():
start_time = time.time()
sock_client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
sock_client.connect(('localhost', 5000))
book_content = ""
with open("send_books.txt", "r") as f:
book_content = f.read()
content_list = book_content.split("\n")
for content in content_list:
if content:
sock_client.send((content).encode())
time.sleep(2)
response = sock_client.recv(8192)
print(response)
end_time = time.time()
print("總共耗時:", end_time-start_time)
if __name__ == "__main__":
request_handler()
UDP Socket
Socket模塊：
from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
import time
def time_server(address):
sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
sock.bind(address)
while True:
msg, addr = sock.recvfrom(8192)
print('Get message from', addr)
resp = time.ctime()
sock.sendto(resp.encode('ascii'), addr)
if __name__ == "__main__":
time_server(('', 5000))
代碼不詳解，和之前的差不多，注意不同的協(xié)議就完事了
客戶端測試：
from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
if __name__ == "__main__":
s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
s.sendto(b'hello', ('localhost', 5000))
text = s.recvfrom(8192)
print(text)
socketserver模塊：
from socketserver import BaseRequestHandler, UDPServer
import time
class TimeHandler(BaseRequestHandler):
def handle(self):
print("Got Connection %s".format(str(self.client_address)))
data = self.request[0]
print(data)
msg, sock = self.request
print(msg)
data = time.ctime()
sock.sendto(data.encode('ascii'), self.client_address)
if __name__ == "__main__":
u = UDPServer(("localhost", 9999), TimeHandler)
u.serve_forever()
代碼不在贅述，如果需要多線程處理并發(fā)操作可以使用ThreadingUDPServer
總結
關于本篇介紹Python Socket編程，大都是皮毛，只是談到了Python實際處理socket的幾個模塊，
關于socket底層方面的知識并未提及，先了解個大概，從實際使用方面出發(fā)，在實際使用過程中結合
計算機網絡知識，能夠對socket在整個TCP/IP協(xié)議棧中的作用。
socket和socketserver模塊都可以用來編寫網絡程序，不同的是socketserver省事很多，你可以專注
業(yè)務邏輯，不用去理會socket的各種細節(jié)，包括不限于多線程/多進程，接收數據，發(fā)送數據，通信過程。
以上就是Python Socket編程詳解的詳細內容，更多關于Python Socket編程的資料請關注腳本之家其它相關文章！
相關文章
今天小編就為大家分享一篇關于Python操作配置文件ini的三種方法講解，小編覺得內容挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，具有很好的參考價值，需要的朋友一起跟隨小編來看看吧2019-02-02
上大學的時候有老師不給上課的PPT,就總想有個程序能偷偷復制老師的U盤一直沒有去實現(xiàn),最近不想看論文就想起來這個事情了,發(fā)現(xiàn)其實用幾行python代碼就能搞定.分兩步,首先寫出來python代碼,其次把.py文件轉換成exe文件,直接在windows電腦上后臺運行,需要的朋友可以參考下2021-06-06
這篇文章主要介紹了Python與Java間Socket通信實例代碼的相關資料,需要的朋友可以參考下2017-03-03
在使用Excel進行數據分析或報告制作時,頁面設置是確保最終輸出效果專業(yè)、美觀的關鍵步驟,合理的頁面設置不僅能夠優(yōu)化打印效果,還能提升數據的可讀性,本文將詳細介紹如何使用Python操作Excel中的各項頁面設置功能,需要的朋友可以參考下2024-08-08
PyTorch中torch.manual_seed()的用法實例詳解
在Pytorch中可以通過相關隨機數來生成張量,并且可以指定生成隨機數的分布函數等,下面這篇文章主要給大家介紹了關于PyTorch中torch.manual_seed()用法的相關資料,需要的朋友可以參考下2022-06-06
這篇文章主要給大家介紹了關于python中open函數的基本用法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家學習或者使用python具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面來一起學習學習吧2019-09-09
這篇文章主要為大家詳細介紹了Python的進制轉換和ASCLL轉換，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下，希望能夠給你帶來幫助2022-02-02
Python 開發(fā)工具PyCharm安裝教程圖文詳解(新手必看)
PyCharm是一種Python IDE，帶有一整套可以幫助用戶在使用Python語言開發(fā)時提高其效率的工具，比如調試、語法高亮、Project管理、代碼跳轉、智能提示、自動完成、單元測試、版本控制。今天通過本文給大家分享PyCharm安裝教程，一起看看吧2020-02-02
這篇文章主要為大家詳細介紹了TensorFlow實現(xiàn)簡單線性回歸，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2022-03-03
解決phantomjs截圖失敗,phantom.exit位置的問題
今天小編就為大家分享一篇解決phantomjs截圖失敗,phantom.exit位置的問題，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2018-05-05