Python socket 模块的使用

一、使用socket实现一对一的简单通信  

socket就是一个开往网络应用必备的功能模块。通过这个模块我们可以自己写程序的server端和client端，可以自己定义server端对外提供服务器的ip地址和端口。学会使用这个模块的之后我们不仅可以开往网络程序，还可以利用socket模块开发出端口扫描的程序。

先看一段创建服务器端的代码

import socket
#定义服务器端启动后要绑定的ip和端口
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
# 创建socket对象并指定连接的网络类型和传输协议
sk=sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
#绑定ip和端口号
sk.bind(ip_port)
#启动监听，并设置最多可以通知连入连接数
sk.listen(5)
#用while使程序一直运行
while True:
    print 'server waiting...'
    """
    进入accpet阻塞状态来等待客户端的连接请求
    保存客户端的连接状态和客户端的地址
    """
    conn,addr = sk.accept()
    #如果有客户端发来请求就每次都只接受1024个字节的内容，注意recv()也是阻塞的
    client_data = conn.recv(1024)
    #打印从客户端接收到的字符串
    print client_data
    #向客户端发送字符串
    conn.sendall("I`m server")
    #关闭连接
    conn.close()

下面的是一段实现客户端功能的代码：

import socket
#指定server端的ip地址和端口号
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
#创建socket实例，参数不填的话就采用ipv4协议通过tcp传输
sk = socket.socket()
#发起连接到server端
sk.connect(ip_port)
#给server端发消息
sk.sendall("I`m client")
#发送完成后接收server端的反馈
server_reply = sk.recv(1024)
#打印server端反馈的信息
print server_reply
#关闭连接
sk.close()

通过以上两段代码的运行，我们就实现了server端与client端的通信

在server端可以到如下运行结果，接收到客户端请求之后又恢复到了等待状态

server waiting...
I`m client
server waiting...

在client端也看到了类似的结果，成功接收到了server端的发来的信息之后退出了程序

I`m server

以上只是利用了socket的里面必要执行的方法，实际上还有很多很多方法可以对socket程序进行更加细致的设置

sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0)

参数一：地址簇

　　socket.AF_INET IPv4（默认）

　　socket.AF_INET6 IPv6

　　socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信

参数二：类型

　　socket.SOCK_STREAM　　流式socket , for TCP （默认）

　　socket.SOCK_DGRAM　　 数据报式socket , for UDP

　　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_RDM 是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。

　　socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务

参数三：协议

　　0　　（默认）与特定的地址家族相关的协议,如果是 0 ，则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议

sk.bind(address)

　　s.bind(address) 将套接字绑定到地址。address地址的格式取决于地址族。在AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址。

sk.listen(backlog)

　　开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量。

      backlog等于5，表示内核已经接到了连接请求，但服务器还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5

      这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列

sk.setblocking(bool)

　　是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，则报错。

sk.accept()

　　接受连接并返回（conn,address）,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。

　　接收TCP 客户的连接（阻塞式）等待连接的到来

sk.connect(address)

　　连接到address处的套接字。一般，address的格式为元组（hostname,port）,如果连接出错，返回socket.error错误。

sk.connect_ex(address)

　　同上，只不过会有返回值，连接成功时返回 0 ，连接失败时候返回编码，例如：10061

sk.close()

　　关闭套接字

sk.recv(bufsize[,flag])

　　接受套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。

sk.recvfrom(bufsize[.flag])

　　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。

sk.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。

sk.sendall(string[,flag])

　　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。

sk.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。该函数主要用于UDP协议。

sk.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 client 连接最多等待5s ）

sk.getpeername()

    这个方法只能用在客户端，用于查看server端的信息

　　返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。

sk.getsockname()

    这个方法只能用在server端用与查看server端自己的信息

　　返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)

sk.fileno()

　　套接字的文件描述符

前文我们提到了实例化socket对象的时候传输协议是可以选择tcp或者udp的。因为udp协议本身就比tcp协议的步骤要少（不需要三次握手），所以如果我们选择使用udp协议来写程序步骤也会简化不少

import socket
#指定要绑定的ip和端口
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
#指定使用udp协议
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)
#绑定ip
sk.bind(ip_port)
#直接就启动程序了，没有tcp的listen步骤
while True:
    #这里也没有conn的步骤
    data = sk.recv(1024)
    print data

######上面是 server端 ###############

######下面是 client端 ###############

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
#定义客户端使用udp协议传输
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)
while True:
    inp = raw_input('数据：').strip()
    #如果遇到exit就退出
    if inp == 'exit':
        break
    #否则就把信息发往指定的ip和端口    
    sk.sendto(inp,ip_port)
sk.close()

二、SocketServer

  上面介绍的socket虽然可是实现网络通信，但是用它建立起来的通信连接都是一对一模式的。当A和B建立了连接，如果C也想与server端的A进行通信的话。就要等待B断开之后才可以。否则就要一直等待下去。假设我们要写一个10086的类似的客服程序，客服中心肯定要同时能够接入很多个客户的连接。这时候就需要python提供的另外一个模块SocketServer，用它创建的server端程序可以同时实现多客户端同时接入。看代码

import SocketServer
"""
使用SocketServer模块，就要求必须先定义一个自己的的类。类的名称可以随便起，但是必须
继承SocketServer.BaseRequestHandler这类。其实SocketServer模块相当于可以同时创建
很多条线程应对多个客户端的请求。每一条线程接收到请求之后如何处理，这个步骤就是由我们自己
定义的类来指定了
"""
class MyServer(SocketServer.BaseRequestHandler):
    #这个handle()方法也是必须要定义的，而且不可以改名字
    def handle(self):
        # print self.request,self.client_address,self.server
        #创建于客户端的连接
        conn = self.request
        #连接之后返回给客户端的信息
        conn.sendall('欢迎致电 10086，请输入1xxx,0转人工服务.')
        Flag = True
        while Flag:
            #阻断等待客户端发来的信息
            data = conn.recv(1024)
            if data == 'exit':
                Flag = False
            elif data == '0':
                conn.sendall('通过可能会被录音.balabala一大推')
            else:
                conn.sendall('请重新输入.')
if __name__ == '__main__':
    """
    将SocketServer类实例化，从名称上看就可以知道这个类是用来创建一个多线程的TCP服务
    类里面的参数第一项就要求填入要绑定的IP和端口号。第二项就是填入我们刚才创建的类。也就是
    设定每个线程建立连接之后如何通信
    """
    server = SocketServer.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8009),MyServer)
    #这个方法是启动服务
    server.serve_forever()

通过以上的代码，我们就把server端由一对一的单用户模式，修改成了可以支持多用户同时访问的真正的服务器端。

要注意在socket网络开发中，只有accept()方法和recv()方法是起阻塞效果的。所谓阻塞就是程序运行到这里会停住，等待对方的消息。只有收到对方的消息之后才会继续往下走。另外再上一张socket工作模式的流程图，方便理解。

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