套接字

超、凢脫俗 2022-05-17 13:06 190阅读 0赞

上一节简单提到过套接字，本篇阐述如何使用套接字进行数据传输。任意两台计算机都可以，简便起见，服务端和客户端均以自己计算机为例。

**1.创建套接字**

![70][]

一般，用户认为数据可以直接在应用之间进行传输，实际则是应用调用套接字，数据通过套接字进行传输。

### 简单套接字实例 ###

In [1]: import socket
    
    In [2]: sock = socket.socket()
    
    In [3]: sock
    Out[3]: <socket.socket fd=512, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0>

### 三种套接字 ###

![70 1][]

服务端监听套接字持续监听客户端套接字的状态，当客户端套接字发送连接请求时，监听套接字生成对应对等连接套接字（此时监听套接字可继续监听其他客户端套接字），实现与客户端套接字的对等连接，数据可互相传输。

**2.建立套接字连接**

流程：1）服务端监听套接字创建，并启动监听

2）客户端套接字创建，连接监听套接字并绑定

3）生成对等连接套接字

**提示：打开两个CMD，或者两个Xshell，一个模拟服务端，一个模拟客户端。**

### 服务端套接字绑定 ###

首先监听套接字创建，这里先不监听

In [2]: import socket
    
    In [3]: address = ('127.0.0.1', 8080) #127.0.0.1是本地计算机IP，8080是端口号（可以为其他如 
                                           8081）
    
    In [4]: socket_server = socket.socket()
    
    In [5]: socket_server.bind(address)  #bind函数即绑定套接字，参数是一个元组
    
    In [6]: socket_server
    Out[6]: <socket.socket fd=992, 
    family=AddressFamily.AF_INET,
    type=SocketKind.SOCK_STREAM, 
    proto=0, 
    laddr=('127.0.0.1', 8080)> #绑定后，socket就获得了address
    
    In [7]: socket_server.close() #使用完之后记得关闭

然后客户端连接

In [1]: import socket
    
    In [2]: socket_client = socket.socket()
    
    In [3]: socket_client
    Out[3]: <socket.socket fd=924, family=AddressFamily.AF_INET, 
    type=SocketKind.SOCK_STREAM,
     proto=0>  #注意，此时客户端还不具备自己的address
    
    In [4]: socket_client.connect(('127.0.0.1', 8080))
    ---------------------------------------------------------------------------
    ConnectionRefusedError                    Traceback (most recent call last)
    <ipython-input-4-05bbfed8720f> in <module>()
    ----> 1 socket_client.connect(('127.0.0.1', 8080))
    
    ConnectionRefusedError: [WinError 10061] 由于目标计算机积极拒绝，无法连接。
    #之所以拒绝，是因为监听套接字还没有监听

### 服务端监听套接字监听 ###

服务端启动监听

客户端连接

In [5]: socket_client.connect(('127.0.0.1', 8080))
    
    In [6]: socket_client #此时再连接就不再报错了
    Out[6]: <socket.socket fd=924, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, 
    laddr=('127.0.0.1', 59311), #连接后随机分配了address
    raddr=('127.0.0.1', 8080)>  #也有了对应服务端套接字地址

此时服务端套接字内容变为

In [14]: socket_server
    Out[14]: <socket.socket fd=736, 
    family=AddressFamily.AF_INET, 
    type=SocketKind.SOCK_STREAM, 
    proto=0, l
    addr=('127.0.0.1', 8080)> #raddr消失

### 服务端接受连接并生成对等连接套接字 ###

In [15]: res = socket_server.accept() #接受连接
    
    In [16]: type(res) #查看类型，返回一个元组
    Out[16]: tuple
    
    In [17]: conn, addr = res
    
    In [18]: conn #元组第一个是对等连接套接字
    Out[18]: <socket.socket fd=972, 
    family=AddressFamily.AF_INET, 
    type=SocketKind.SOCK_STREAM, 
    proto=0, 
    laddr=('127.0.0.1', 8080), 
    raddr=('127.0.0.1', 59311)>  #远端对等套接字地址
    
    In [19]: addr #元组第二个是对等套接字地址元组
    Out[19]: ('127.0.0.1', 59311)
    
    In [20]: conn is socket_server
    Out[20]: False #对等连接套接字和服务端套接字是不同的套接字

### 服务端accept会阻塞 ###

若服务端监听并处于accept状态而无客户端连接，便会阻塞

![70 2][]

若此时有客户端连接，立刻结束阻塞变为可执行

### 连接的常见错误 ###

In [28]: socket_server.bind(('127.0.0.1', 8080))
    ---------------------------------------------------------------------------
    OSError                                   Traceback (most recent call last)
    <ipython-input-28-b4da0b656584> in <module>()
    ----> 1 socket_server.bind(address)
    
    OSError: [WinError 10048] 通常每个套接字地址(协议/网络地址/端口)只允许使用一次。

每个端口只允许使用一次，此时需要更换端口号8080为其他端口（如8081）

**3.使用套接字传输**

客户端发送数据，

In [7]: socket_client.send(b'hello python') #只能发送bytes类型
    Out[7]: 12 #返回发送出去的字节数

服务端接收数据

In [21]: conn.recv(1024) #指明一次最多接受的字节数量
    Out[21]: b'hello python'

服务端也可发送数据

In [22]: conn.send('你好'.encode()) #发送中文需要编码
    Out[22]: 6

客户端接收

In [8]: data = socket_client.recv(1024)
    
    In [9]: data.decode()
    Out[9]: '你好'

### recv阻塞 ###

若无数据传输而进行recv接收则会阻塞

**4.断开套接字连接**

客户端主动断开连接

In [9]: socket_client.close()

## 主要操作 ##

*  操作一： 服务器套接字绑定IP端口：bind
 *  操作二： 服务器套接字监听：listen
 *  操作三： 客户端套接字连接服务器：connect
 *  操作六： 套接字发送消息：send
 *  操作七： 套接字接受消息：recv
 *  操作八： 套接字关闭连接：close

## 命令行简单版本完整代码 ##

**服务端**

In [9]: import socket
    
    In [10]: address = ('127.0.0.1', 8080)
    
    In [11]: socket_server = socket.socket()
    
    In [12]: socket_server.bind(address)
    
    In [13]: socket_server.listen(5)
    
    In [14]: socket_server
    Out[14]: <socket.socket fd=736, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080)>
    
    In [15]: res = socket_server.accept()
    
    In [16]: type(res)
    Out[16]: tuple
    
    In [17]: conn, addr = res
    
    In [18]: conn
    Out[18]: <socket.socket fd=972, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 59311)>
    
    In [19]: addr
    Out[19]: ('127.0.0.1', 59311)
    
    In [20]: conn is socket_server
    Out[20]: False
    
    In [21]:
    
    In [21]: conn.recv(1024)
    Out[21]: b'hello python'
    
    In [22]: conn.send(b'hi')
    Out[22]: 2

**客户端**

In [1]: import socket
    
    In [2]: socket_client = socket.socket()
    
    In [3]: socket_client
    Out[3]: <socket.socket fd=924, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0>
    
    In [4]: socket_client.connect(('127.0.0.1', 8080))
    
    In [5]: socket_client
    Out[5]: <socket.socket fd=924, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 59311), raddr=('127.0.0.1', 8080)>
    
    In [6]: socket_client.send(b'hello python')
    Out[6]: 12
    
    In [7]: socket_client.recv(1024)
    Out[7]: b'hi'
    
    In [8]: socket_client.close()

### python版本完整代码(pycharm) ###

服务端

import  socket
    
    sock= socket.socket() #生成套接字
    sock.bind(('',8086)) #绑定
    sock.listen(10) #监听
    while True:
        while True:
            try: #无连接，进入except异常，pass，继续循环判断有无连接，有连接break去接收数据
                con,addr=sock.accept() 
                print(addr,'已连接')
                break
            except BlockingIOError:
                pass
        while True:
            try:
                data = con.recv(1024) #查询有无数据发送，try捕获异常
                if data:
                    print(data.decode())
                    con.send(data) #将客户端发送的数据返还
                else:
                    con.close() #接收数据为空，则关闭连接，无数据发送
                    break
            except Exception as e:
                print(e)
                print(addr,'用户退出')
                break

客户端

import socket
    
    client = socket.socket()
    
    client.connect(('127.0.0.1',8086))
    
    while True:
        data = input('please write the message:')
        client.send(data.encode())
        print(client.recv(1024).decode()) #接收服务端返还的数据
        if data == 'Q' or data == 'q': #输入q或Q退出
            break
    
    client.close()

运行结果

![70 3][]

![70 4][]

[70]: /images/20220517/9aa29b2042fd49678e38eaee5f9edc1b.png
[70 1]: /images/20220517/2ede204f08104aa4b7ac20783cd352dc.png
[70 2]: /images/20220517/6411e139b0ed4a7c81ada73afb8f188c.png
[70 3]: /images/20220517/6a56409f64ce43a694c261be852be623.png
[70 4]: /images/20220517/d2a0d42f93524147832bc952c9fbd531.png