day7 socket網路編程基礎

来源:http://www.cnblogs.com/gengcx/archive/2017/08/03/7277370.html
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Socket Socket是什麼？ 下麵來看一下網路的傳輸過程： 上面圖片顯示了網路傳輸的基本過程，傳輸是通過底層實現的，有很多底層，我們寫傳輸過程的時候，要知道所有的過程那就太複雜了，socket為我們封裝了底層的傳輸流程，讓我們直接可以在socket上直接實現數據交換。 socket本質：對底層 ...


Socket

Socket是什麼？

    下麵來看一下網路的傳輸過程：

   

    上面圖片顯示了網路傳輸的基本過程，傳輸是通過底層實現的，有很多底層，我們寫傳輸過程的時候，要知道所有的過程那就太複雜了，socket為我們封裝了底層的傳輸流程，讓我們直接可以在socket上直接實現數據交換。

    socket本質：對底層網路協議的封裝。

    socket實現數據的發送和接收，通過什麼建立連接呢？下麵看一幅簡單的圖片：

      

    在電腦上，我們運行了很多線程，我們如何實現數據的定向交換呢？如何實現客戶端和伺服器的連接呢？連接我們可以通過IP地址進行連接，連接上之後發送給那個程式呢？這時候我們就要通過port（埠號）進行指明，因為實現連接的過程是通過IP+埠號（port）進行連接。

    客戶端

 

import socket
while True:
    s = socket.socket()
    '''生成一個socket連接'''
    s.connect(("localhost",6970))   #建立連接，連接本地，埠號是6969埠

    message = input("請輸入您要發送的信息：").encode('utf-8')
    if message == "quit":
        break
    s.sendall(message)   #python3上只能傳輸二進位位元組
    data = s.recv(1024)      #接收伺服器端傳來的內容
    print(data)

s.close()   #關閉連接

 

    上面代碼就是客戶端，通過客戶端發送數據到伺服器，實現交互，客戶端加上了一個while迴圈，能夠實現多次交互，我們知道，正常情況下，交互一次就退出了，通過While迴圈，讓客戶端不停的產生新的連接，就能不斷與客戶端進行數據交換。

    下麵是客戶算發送的數據，只能以字元的形式進行發送，所以發送的是字元，漢字看不到，進行轉換了。而且不知道為什麼，輸入空之後，客戶端沒有響應，靜止不動了：

請輸入您要發送的信息：dasfda
b'dasfda'
請輸入您要發送的信息：不能發送漢字嗎
b'\xe4\xb8\x8d\xe8\x83\xbd\xe5\x8f\x91\xe9\x80\x81\xe6\xb1\x89\xe5\xad\x97\xe5\x90\x97'
請輸入您要發送的信息：放大法是否對
b'\xe6\x94\xbe\xe5\xa4\xa7\xe6\xb3\x95\xe6\x98\xaf\xe5\x90\xa6\xe5\xaf\xb9'
請輸入您要發送的信息：dfafdas
b'dfafdas'
請輸入您要發送的信息：dfasdfa
b'dfasdfa'
請輸入您要發送的信息：dfasfd
b'dfasfd'
請輸入您要發送的信息：afdasdfas
fb'afdasdfas'
請輸入您要發送的信息：dasfda
b'fdasfda'
請輸入您要發送的信息：dfa
fdab'dfa'
請輸入您要發送的信息：
b'fda'
請輸入您要發送的信息：afasfda
b'afasfda'
請輸入您要發送的信息：afdasfd
b'afdasfd'
請輸入您要發送的信息：afdasdfa
b'afdasdfa'
請輸入您要發送的信息：

伺服器

 

import socket

'''生成socket實例'''
s = socket.socket()
s.bind(("localhost",6970))    #綁定本地IP和6969埠號
s.listen(10)     #監聽客戶端發送的信息，一旦有客戶端發送過來連接，就接收，現在是等待狀態，防止堵塞
print("連接建立完畢，正在等待數據.......")
while True:
    conn,addr = s.accept()    #接收數據，accept()會接收兩個數據，一個是連接conn,一個是地址addr(IP和埠號）
    print("Addr：",addr)
    data = conn.recv(1024)   #通過連接接收數據
    print(data)
    conn.send(data)      #發送數據，把接收到的信息發送

conn.close()
s.close()

 

     上面是伺服器的代碼，我們也使用了一個迴圈，讓伺服器一直掛著，等待客戶端發送數據，不停的接收：

    下麵是伺服器接收的數據：

連接建立完畢，正在等待數據.......
Addr： ('127.0.0.1', 51924)
b'dasfda'
Addr： ('127.0.0.1', 51926)
b'\xe4\xb8\x8d\xe8\x83\xbd\xe5\x8f\x91\xe9\x80\x81\xe6\xb1\x89\xe5\xad\x97\xe5\x90\x97'
Addr： ('127.0.0.1', 51928)
b'\xe6\x94\xbe\xe5\xa4\xa7\xe6\xb3\x95\xe6\x98\xaf\xe5\x90\xa6\xe5\xaf\xb9'
Addr： ('127.0.0.1', 51930)
b'dfafdas'
Addr： ('127.0.0.1', 51932)
b'dfasdfa'
Addr： ('127.0.0.1', 51934)
b'dfasfd'
Addr： ('127.0.0.1', 51936)
b'afdasdfas'
Addr： ('127.0.0.1', 51938)
b'fdasfda'
Addr： ('127.0.0.1', 51940)
b'dfa'
Addr： ('127.0.0.1', 51942)
b'fda'
Addr： ('127.0.0.1', 51944)
b'afasfda'
Addr： ('127.0.0.1', 51946)
b'afdasfd'
Addr： ('127.0.0.1', 51948)
b'afdasdfa'
Addr： ('127.0.0.1', 51950)

    可以看出，數據進行了多次的交互，並且接收了數據，是以字元編碼形式進行接收的。

客戶端
import socket

client = socket.socket()    #聲明socket類型，同時生成socket連接對象
client.connect(("localhost",6969))

client.send("我要下載A片".encode("utf-8"))     #在python3中只能發送位元組
data = client.recv(1024)    #預設接收數據的大小，定義1024個位元組
print("recv:",data.decode())

client.close()    #關閉連接


伺服器
#伺服器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",6969))   #綁定要監聽埠
server.listen()    #監聽

print("我要開始等電話了")
conn,addr = server.accept()    #等待接收,conn對方的連接，addr對方的地址,接收會接收到一個IP編號和地址
#conn就是客戶端連過來而在伺服器端為其生成的一個連接實例
print(conn,addr)

print("電話來了")
data = conn.recv(1024)    #接收的數據大小,不能直接調用server接收，打電話新的進來，可以切換
print("recv:",data)
conn.send(data.upper())

server.close()

    下麵來看一個迴圈的代碼：

#伺服器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",6969))   #綁定要監聽埠
server.listen()    #監聽

print("我要開始等電話了")
while True:
    conn,addr = server.accept()    #等待接收,conn對方的連接，addr對方的地址,接收會接收到一個IP編號和地址
    #conn就是客戶端連過來而在伺服器端為其生成的一個連接實例
    print(conn,addr)

    print("電話來了")
    data = conn.recv(1024)    #接收的數據大小,不能直接調用server接收，打電話新的進來，可以切換
    print("recv:",data)
    conn.send(data.upper())

server.close()

    首先啟動伺服器端，等待客戶端發送數據：

    客戶端：

import socket

client = socket.socket()    #聲明socket類型，同時生成socket連接對象
client.connect(("localhost",6969))

while True:
    msg = input(">>：").strip()      #輸入空會卡主，我們知道，QQ也是不允許用戶輸入空的，會提示輸入為空
    client.send(msg.encode("utf-8"))     #在python3中只能發送位元組
    data = client.recv(1024)    #預設接收數據的大小，定義1024個位元組
    print("recv:",data.decode())

client.close()    #關閉連接

    客戶端輸入：

    >>：我
　　recv: 我
　　>>：要

    上面可以看出，客戶端輸入第一次正常，第二次卡住了，只能進行一次通訊，說明客戶端的實現一次通訊之後終止了。

    服務端接收：

    我要開始等電話了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 6969), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 58460)> ('127.0.0.1', 58460)
　　電話來了
　　recv: b'\xe6\x88\x91'

    可以看出，伺服器端第一次接收數據之後，也卡住了，伺服器端卡主是由於沒有新的連接進來，連接並沒有終端，而只是客戶端自己斷開，找不到新的連接掛在哪裡。

    下麵來修改伺服器代碼：

 

#伺服器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",7071))   #綁定要監聽埠
server.listen()    #監聽

print("我要開始等電話了")
conn, addr = server.accept()  # 等待接收,conn對方的連接，addr對方的地址,接收會接收到一個IP編號和地址
# conn就是客戶端連過來而在伺服器端為其生成的一個連接實例
print(conn, addr)
print("電話來了")

while True:
    data = conn.recv(1024)    #接收的數據大小,不能直接調用server接收，打電話新的進來，可以切換
    # if not data:
    #     break
    print("recv:",data)
    conn.send(data.upper())

server.close()

 

    現在重新啟動伺服器，然後啟動客戶端，在客戶端輸入交互內容，如下：

客戶端輸入呢絨：
>>：wo 
recv: WO
>>：yao
recv: YAO
>>：zixue
recv: ZIXUE


伺服器端接收內容：
我要開始等電話了
<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51508)> ('127.0.0.1', 51508)
電話來了
recv: b'wo'
recv: b'yao'
recv: b'zixue

    現在顯示一切都是那麼完美，現在來斷開客戶端，看會怎樣，如下：

    ecv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''

    ......

    客戶端斷開之後，伺服器端並沒有斷開，由於伺服器端在迴圈接收消息，由於沒有客戶端發送消息，因為接收到的消息一直是空的，並且伺服器端server = socket.accept()並沒有執行接收過程，因為一直在運行迴圈。

    下麵我們來驗證伺服器端的情況，看客戶端斷了之後，伺服器端是如何執行的，為此我們需要簡單修改一下伺服器端代碼，如下：

#伺服器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",7071))   #綁定要監聽埠
server.listen()    #監聽

print("我要開始等電話了")
conn, addr = server.accept()  # 等待接收,conn對方的連接，addr對方的地址,接收會接收到一個IP編號和地址
# conn就是客戶端連過來而在伺服器端為其生成的一個連接實例
print(conn, addr)
print("電話來了")

count = 0
while True:
    data = conn.recv(1024)    #接收的數據大小,不能直接調用server接收，打電話新的進來，可以切換
    # if not data:
    #     break
    print("recv:",data)
    conn.send(data.upper())
    count += 1
    if count >= 10:
        break

server.close()

　　運行結果如下：

　　我要開始等電話了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51532)> ('127.0.0.1', 51532)
　　電話來了
　　recv: b'wo'
　　recv: b'yao'
　　recv: b'\xe8\x87\xaa\xe5\xad\xa6'
　　recv: b'\xe5\xbe\x80'
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''
　　recv: b''

    從上面代碼可以看出，當客戶端埠之後，伺服器端並沒有斷開，由於連接斷開了，伺服器一直在迴圈接收數據。（在Windows上，如果客戶端斷開，伺服器端也會斷開）

    下麵來修改一下代碼，讓客戶端斷開，伺服器端也斷開。

    如下：

#伺服器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",7071))   #綁定要監聽埠
server.listen()    #監聽

print("我要開始等電話了")
conn, addr = server.accept()  # 等待接收,conn對方的連接，addr對方的地址,接收會接收到一個IP編號和地址
# conn就是客戶端連過來而在伺服器端為其生成的一個連接實例
print(conn, addr)
print("電話來了")

while True:
    data = conn.recv(1024)    #接收的數據大小,不能直接調用server接收，打電話新的進來，可以切換
    if not data:       #加入一個判斷，如果接收為空，則斷開伺服器
        break
    print("recv:",data)
    conn.send(data.upper())

server.close()

    上面代碼中，對伺服器端代碼進行了簡單完善，讓客戶端斷開的時候，伺服器端也斷開，如何實現呢？只需要判斷客戶端接收到空的時候終止既可以。然後啟動伺服器，啟動客戶端進行數據傳輸如下：

客戶端輸入：
/usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
>>：woyao
recv: WOYAO
>>：自學
recv: 自學
>>：Traceback (most recent call last):
  File "/home/zhuzhu/第七天/socket_client.py", line 7, in <module>
    msg = input(">>：").strip()      #輸入空會卡主，我們知道，QQ也是不允許用戶輸入空的，會提示輸入為空
KeyboardInterrupt


伺服器端接收：
我要開始等電話了
<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51548)> ('127.0.0.1', 51548)
電話來了
recv: b'woyao'
recv: b'\xe8\x87\xaa\xe5\xad\xa6'

    從上面結果可以看出，客戶端斷開時候，伺服器端也斷開了，那麼如何實現客戶端斷開，伺服器端接收新的客戶端的消息，只斷開當前連接，重新生成一個新的連接。如下：

伺服器端

 

 

#伺服器端
import socket

server = socket.socket()
server.bind(("localhost",7071))   #綁定要監聽埠
server.listen()    #監聽
while True:
    print("我要開始等電話了")
    conn, addr = server.accept()  # 等待接收,conn對方的連接，addr對方的地址,接收會接收到一個IP編號和地址
    # conn就是客戶端連過來而在伺服器端為其生成的一個連接實例
    print(conn, addr)
    print("電話來了")

    while True:
        data = conn.recv(1024)    #接收的數據大小,不能直接調用server接收，打電話新的進來，可以切換
        if not data:
            break
        print("recv:",data)
        conn.send(data.upper())

server.close()

 

    上面代碼進行了兩層嵌套，內層嵌套是如果接收消息為空，則斷開本次連接，外層迴圈是記憶體連接斷開之後，重新生成一個新的連接，因此我們首先啟動伺服器端，現在同時打開三個客戶端如下:

    啟動伺服器：

    我要開始等電話了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
　　電話來了

    客戶端1：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：

    客戶端2：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：

 

    客戶端3：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：

    首先在客戶端1發送消息，如下：

    >>：11
　　recv: 11

    伺服器：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_server.py
　　我要開始等電話了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=   　　  ('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
　　電話來了
　　recv: b'11'

    可以看到，伺服器接收到了客戶端1發送的消息，在客戶端2和客戶端3發送消息，如下：

    客戶端2：

    >>：shibushi

    客戶端3：
    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：接收不到嗎？  
    伺服器端：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_server.py
　　我要開始等電話了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
　　電話來了
　　recv: b'11'

    可以看到，伺服器並沒有接收到客戶端2和客戶端3的信息，現在終端客戶端1，如下：

    客戶端1：

    >>：11
　　>>：Traceback (most recent call last):
  　File "/home/zhuzhu/第七天/socket_client.py", line 7, in <module>
    msg = input(">>：").strip()      #輸入空會卡主，我們知道，QQ也是不允許用戶輸入空的，會提示輸入為空
　　KeyboardInterrupt

    伺服器：

    我要開始等電話了
　　<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
　　電話來了
　　recv: b'11'
　　我要開始等電話了
　　<socket.socket fd=5, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 　　　　7071), raddr=　　　　　('127.0.0.1', 51570)> ('127.0.0.1', 51570)
　　電話來了
　　recv: b'shibushi'

     從上面可以看出，客戶端1斷開後，伺服器與客戶端1的連接也斷開了，生成了一個新的連接，連接客戶端2，並接收客戶端2發送過來的消息。

    因此我們得出結論，上面代碼實現了客戶端斷開後，伺服器端重新掛起，等待新的連接的任務。

    當所有客戶端中斷後，如下：

 

/usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_server.py
我要開始等電話了
<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51568)> ('127.0.0.1', 51568)
電話來了
recv: b'11'
我要開始等電話了
<socket.socket fd=5, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51570)> ('127.0.0.1', 51570)
電話來了
recv: b'shibushi'
我要開始等電話了
<socket.socket fd=4, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 7071), raddr=('127.0.0.1', 51572)> ('127.0.0.1', 51572)
電話來了
recv: b'\xe6\x8e\xa5\xe6\x94\xb6\xe4\xb8\x8d\xe5\x88\xb0\xe5\x90\x97\xef\xbc\x9f'
recv: b'shibush'
recv: b'duankaiyixai'
recv: b'exit'
我要開始等電話了

 

    可以看出，當客戶端所有連接斷開後，伺服器端還在等待消息。等待新的連接介入。

    上面客戶端代碼是有缺陷的，因為send()是不能發送空的，我們發送空就會讓客戶端卡主，如下：

    客戶端輸入：

    >>：eoyoa
　　recv: EOYOA
　　>>：dfasfd
　　recv: DFASFD
　　>>：                        #發送空，卡住了

    從上面客戶端執行代碼可以看出，確實當前卡主了，現在來完善一下客戶端，讓當用戶輸入為空的時候，跳過本次過程，告訴用戶不能發送空，重新輸入：

import socket

client = socket.socket()    #聲明socket類型，同時生成socket連接對象
client.connect(("localhost",7071))

while True:
    msg = input(">>：").strip()      #輸入空會卡主，我們知道，QQ也是不允許用戶輸入空的，會提示輸入為空
    if not msg:
        print("對不起，發送消息不能為空！")
        continue
    client.send(msg.encode("utf-8"))     #在python3中只能發送位元組,send()不能發送空
    data = client.recv(1024)    #預設接收數據的大小，定義1024個位元組
    print("recv:",data.decode())

client.close()    #關閉連接

    上面代碼中，客戶端加入了一個判斷，當用戶輸入發送消息為空時，告訴用戶不能為空，並跳過本次迴圈（我們知道，QQ聊天也是不能發送空消息的），運行如下：

    客戶端輸入：

    /usr/bin/python3.5 /home/zhuzhu/第七天/socket_client.py
　　>>：dasfd
　　arecv: DASFD
　　>>：dfasfd
　　recv: ADFASFD
　　>>：
　　對不起，發送消息不能為空！
　　>>：發順豐達
　　recv: 發順豐達                         #不小心打了一個廣告
　　>>：
　　對不起，發送消息不能為空！
　　>>：

    可以看出，上述代碼實現了不能發送為空的功能，如果想要空的時候退出，可以把continue改成break，當然這是非主流做法了。任何聊天工具不會讓用戶輸入空就終止聊天的。


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