一，Socket編程

（1）Socket方法介紹

• Socket是網(wǎng)絡(luò)編程的一個抽象概念。通常我們用一個Socket表示“打開了一個網(wǎng)絡(luò)鏈接“，而打開一個Socket需要知道目標(biāo)計(jì)算機(jī)的IP地址和端口號，再指定協(xié)議類型即可。
• 套接字是一個雙向的通信信道的端點(diǎn)。套接字可能在溝通過程，進(jìn)程之間在同一臺機(jī)器上，或在不同的計(jì)算機(jī)之間的進(jìn)程
• 要創(chuàng)建一個套接字，必須使用Socket模塊的socket.socket()方法

在socket模塊中的一般語法：

s = socket.socket(socket_family,socket_type,protocol=0)

（3）TCP介紹

大多數(shù)連接都是可靠的TCP連接。創(chuàng)建TCP連接時，主動發(fā)起連接的叫客戶端，被動響應(yīng)連接的叫服務(wù)器

例如在瀏覽器中訪問新浪時，我們自己的計(jì)算機(jī)就是客戶端，瀏覽器會主動向新浪的服務(wù)器發(fā)起連接。如果一切順利，新浪的服務(wù)器接受了我們的連接，一個TCP連接就建立起來了，后面的通信就是發(fā)送網(wǎng)頁內(nèi)容了

（4）TCP編程演示-客戶端

要創(chuàng)建一個基于TCP連接的Socket，代碼演示：

 import socket
 
 s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 s.connect(('www.sina.com.cn',))

建立TCP連接后，就可以向服務(wù)器發(fā)送請求，要求返回首頁的內(nèi)容，發(fā)送的文本格式必須符合HTTP標(biāo)準(zhǔn)，然后接收服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉連接

（5）TCP編程演示-服務(wù)器

和客戶端編程相比，服務(wù)器編程就要復(fù)雜一些，服務(wù)器進(jìn)程首先要綁定一個端口并監(jiān)聽來自其他客戶端的連接。如果某個客戶端連接過來了，服務(wù)器就與該客戶端建立Socket連接，隨后的通信就靠這個Socket連接了

編寫一個簡單的服務(wù)器程序，它接收客戶端連接，把客戶端發(fā)過來的字符串加上Hello再發(fā)回去，代碼演示：

 import socket
 
 Host = 'locakhost'   #監(jiān)聽的IP地址
 port =       #監(jiān)聽的端口
 s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)  #建立套接字
 s.bind(Host,port)    #綁定IP地址和端口
 s.listen()       #開始監(jiān)聽
 conn,addr = s.accept() #接受一個新連接
 data = conn.recv() #接收客戶端字符串
 conn.sendall(data+'Hello') #發(fā)送字符串給客戶端

需要注意的是：同一個端口，被一個Socket綁定了以后，就不能被別的Socket綁定了

（6）UDP介紹

• TCP是建立可靠連接，并且通信雙方都可以以流的形式發(fā)送數(shù)據(jù)。相對TCP，UDP則是面向無連接的協(xié)議
• 使用UDP協(xié)議時，不需要建立連接，只需要知道對方的IP地址和端口號，就可以直接發(fā)數(shù)據(jù)包。但是，能不能到達(dá)并不清楚。
• 雖然用UDP傳輸數(shù)據(jù)不可靠，但它的優(yōu)點(diǎn)是和TCP比，速度快，對于不要求可靠到達(dá)的數(shù)據(jù)，就可以使用UDP協(xié)議

（7）UDP編程演示

通過UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。和TCP類似，使用UDP的通信雙方也分為客戶端和服務(wù)器。服務(wù)器首先需要綁定端口，代碼演示：

 s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
 s.bind(('...',))  #端口綁定

客戶端使用UDP時，首先仍然創(chuàng)建基于UDP的Socket，但是不需要調(diào)用connect(),直接通過sendto（）給服務(wù)器發(fā)數(shù)據(jù)，代碼演示：

 s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
 for data in ['Michael','Tracy','Sarah']:
   s.sendto(data)

需要注意的是：服務(wù)器綁定UDP端口和TCP端口互不沖突，UDP的9999端口與TCP的9999端口可以各自綁定

二，TCP編程舉例

Socket是網(wǎng)絡(luò)編程的一個抽象概念。通常我們用一個Socket表示“打開了一個網(wǎng)絡(luò)鏈接”，而打開一個Socket需要知道目標(biāo)計(jì)算機(jī)的IP地址和端口號，再指定協(xié)議類型即可。

客戶端

舉個例子，當(dāng)我們在瀏覽器中訪問新浪時，我們自己的計(jì)算機(jī)就是客戶端，瀏覽器會主動向新浪的服務(wù)器發(fā)起鏈接。如果一切順利，新浪的服務(wù)器接收了我們的連接，一個TCP連接就建立起來了，后面的通信就是發(fā)送網(wǎng)頁內(nèi)容。

所以，我們要創(chuàng)建一個基于TCP連接的Socket，可以這樣做：

 # 導(dǎo)入socket庫
 import socket
 # 創(chuàng)建一個socket：
 s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 # 建立連接
 s.connect(('www.sina.com.cn',))

創(chuàng)建Socket時，AF_INET指定使用IPv4協(xié)議，如果要用更先進(jìn)的IPv6，就指定為AF_INET6。SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP協(xié)議，這樣，一個Socket對象就創(chuàng)建成功，但是還沒有建立連接。

客戶端要主動發(fā)起TCP連接，必須知道服務(wù)器的IP地址和端口號。新浪網(wǎng)站的IP地址可以用域名www.sina.com.cn自動轉(zhuǎn)換到IP地址，而Web服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)端口80.

因此，我們連接新浪服務(wù)器的代碼如下：

s = connect(('www.sina.com.cn',80))

注意參數(shù)是一個tuple,包含地址和端口號。

建立TCP連接后，我們就可以向新浪服務(wù)器發(fā)送請求，要求返回首頁的內(nèi)容：

# 發(fā)送數(shù)據(jù)：
s.send('GET / HTTP/1.1\r\nHost:www.sina.com.cn\r\nConnection: close\r\n\r\n')

TCP連接創(chuàng)建的是雙向通道，雙方都可以同時給對方發(fā)數(shù)據(jù)。但是誰先發(fā)誰后發(fā)，怎么協(xié)調(diào)，要根據(jù)具體的協(xié)議來決定。例如，HTTP協(xié)議規(guī)定客戶端必須先發(fā)請求給服務(wù)器，服務(wù)器收到后才發(fā)數(shù)據(jù)給客戶端。

發(fā)送的文本格式必須符合HTTP標(biāo)準(zhǔn)，如果格式?jīng)]問題，接下來就可以接收新浪服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)了：

 # 接收數(shù)據(jù)：
 buffer = []
 while True:
   # 每次最多接收K字節(jié)：
   d = srecv()
   if d:
     bufferappend(d)
   else:
     break
   data = ''join(buffer)

接收數(shù)據(jù)時，調(diào)用recv(max)方法，一次最多接收指定的字節(jié)數(shù)，因此，在一個while循環(huán)中反復(fù)接收，直到recv（）返回空數(shù)據(jù)，表示接收完畢，退出循環(huán)。

當(dāng)我們接收完數(shù)據(jù)后，調(diào)用close（）方法關(guān)閉Socket，這樣，一次完整的網(wǎng)絡(luò)通信就結(jié)束了：

# 關(guān)閉連接
s.close()

接收到的數(shù)據(jù)包括HTTP頭和網(wǎng)頁本身，我們只需要把HTTP頭和網(wǎng)頁分離一下，把HTTP頭打印出來，網(wǎng)頁內(nèi)容保存到文件：

header,html = data.split('\r\n\r\n',1)
print header
# 把接收的數(shù)據(jù)寫入文件：
with open('sina.html','wb') as f:
  f.write(html)

現(xiàn)在，只需要在瀏覽器中打開這個sina.html文件，就可以看到新浪的首頁了。

服務(wù)器

和客戶端編程相比，服務(wù)器編程就要復(fù)雜一些。

服務(wù)器進(jìn)程首先要綁定一個端口并監(jiān)聽來自其他客戶端的連接。如果某個客戶端連接過來了，服務(wù)器就與該客戶端建立Socket連接，隨后的通信就靠這個Socket連接了。

所以，服務(wù)器會打開固定端口（比如80）監(jiān)聽，每來一個客戶端連接，就創(chuàng)建該Socket連接。由于服務(wù)器會打開固定端口（比如80）監(jiān)聽，每來一個客戶端連接，就創(chuàng)建該Socket連接。由于服務(wù)器會有大量來自客戶端的連接，所以，服務(wù)器要能夠區(qū)分一個Socket連接是和哪個客戶端綁定的。一個Socket依賴4項(xiàng)：服務(wù)器地址，服務(wù)器端口，客戶端地址，客戶端端口來唯一確定一個Socket。

但是服務(wù)器還需要同時響應(yīng)多個客戶端請求，所以，每個連接都需要一個新的進(jìn)程或者新的線程來處理，否則，服務(wù)器一次就只能服務(wù)一個客戶端了。

我們來編寫一個簡單的服務(wù)器程序，它接收客戶端連接，把客戶端發(fā)過來的字符串加上Hello再發(fā)回去。

首先，創(chuàng)建一個基于IPv4和TCP協(xié)議的Socket：

s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

然后，我們要綁定監(jiān)聽的地址和端口。服務(wù)器可能有多塊網(wǎng)卡，可以綁定到某一塊網(wǎng)卡的IP地址上，也可以0.0.0.0綁定到所有的網(wǎng)絡(luò)地址，還可以用127.0.0.1綁定到本機(jī)地址。127.0.0.1是一個特殊的IP地址，表示本機(jī)地址，如果綁定到這個地址，客戶端必須同時在本機(jī)運(yùn)行才能連接，也就是說，外部的計(jì)算機(jī)無法連接進(jìn)來。

端口號需要預(yù)先指定。因?yàn)槲覀儗懙倪@個服務(wù)不是標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，所以用9999這個端口號。請注意，小于1024的端口號必須要有管理員權(quán)限才能綁定：

# 監(jiān)聽端口
s.bind(('127.0.0.1',9999))

緊接著，調(diào)用listen（）方法開始監(jiān)聽端口，傳入的參數(shù)指定等待連接的最大數(shù)量：

s.listen(5)
print 'Waiting for connection...'

接下來，服務(wù)器程序通過一個永久循環(huán)來接受來自客戶端的連接，accept（）會等待并返回一個客戶端連接：

while TAG:
  # 接受一個新連接
  conn,addr = s.accept()
  # 創(chuàng)建一個新線程處理TCP連接
   t = threading.Thread(target=tcplink,args=(conn,addr))
   t.start()

每個連接都必須創(chuàng)建新線程（或進(jìn)程）來處理，否則，單線程在處理連接的過程中，無法接受其他客戶端的連接：

def tcplink(conn,addr):
  print ('Accept new connection form {0}'.format(addr))
  conn.send('Welcome!')
  while True:
    data = conn.recv(1024)
    time.sleep(1)
    if data == 'exit' or not data:
      break
    socket.send('Hello,{0}!'.format(data))
  conn.close()
  print ('Connection from {0} closed.'.format(addr))

連接建立后，服務(wù)器首先發(fā)一條歡迎消息，然后等待客戶端數(shù)據(jù)，并加上Hello再發(fā)送給客戶端。如果客戶端發(fā)送了exit字符串，就直接關(guān)閉連接

要測試這個服務(wù)器程序，我們還需要編寫一個客戶端程序：

s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 建立連接：
s.connect(('127.0.0.1',9999))
# 接收歡迎消息：
print s.recv(1024)
for data in ['Michael','Tracy','Sarah']:
  # 發(fā)送數(shù)據(jù)：
  s.send(data)
  print s.recv(1024)
s.send('exit')
s.close()

然后我們打開兩個命令行窗口，一個運(yùn)行服務(wù)器程序，另一個運(yùn)行客戶端程序，就可以看到效果。

需要注意的是，客戶端程序運(yùn)行完畢就退出了，而服務(wù)器程序會永遠(yuǎn)運(yùn)行下去，必須按Ctrl+C退出程序。

小結(jié)

用TCP協(xié)議進(jìn)行Socket編程在Python中十分簡單，對于客戶端，要主動連接服務(wù)器的IP和指定端口，對于服務(wù)器，要首先監(jiān)聽端口，然后，對每一個新的連接，創(chuàng)建一個線程或進(jìn)程來處理。通常，服務(wù)器程序會無限運(yùn)行下去。

同一個端口，被一個Socket綁定了以后，就不能被別的Socket綁定了?！?br />

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