python应用-socket网络编程（1）

先简单回顾下客户端和服务端通信的知识

以前我记得面试的时候经常会被问到一个问题：当在浏览器上输入百度域名并回车后，我们能看到浏览器返回了首页的内容，那中间的通信过程是什么？

当然中间经历的过程涉及到了很多通信知识，比如ip地址/tcp协议/http协议/DNS协议等（OSI的七层模型），浏览器的html/js/css等等方方面面，大家可以自行学习。

那要想完成客户端到服务端的tcp连接，首先服务器端要监听ip和port，等待很多个客户端主动发起连接，从而发送数据进行通信。而socket模块的函数就可以支持完成通信过程，我们先介绍下socket的一些常用函数。

服务端常用函数：

bind(address)方法用于将套接字绑定到指定的地址。地址通常是一个包含IP地址和端口号的元组，例如 ('localhost', 80)。

listen(backlog) 方法用于在服务器端套接字上启用监听，等待客户端的连接。backlog 参数指定了最多可以挂起的连接数。

accept() 方法用于接受一个客户端的连接请求，并返回一个新的套接字对象和客户端的地址。这个方法通常用在服务器端，用于处理多个客户端的连接。

客户端常用函数

connect(address) 方法用于客户端连接到指定的服务器地址。地址是一个包含服务器IP地址和端口号的元组。

服务端和客户端都用的函数

send() 和 sendall()

send(bytes) 方法用于发送数据到连接的套接字。sendall(bytes) 方法也是用于发送数据，但它会尝试发送所有数据，直到没有数据需要发送或发生错误。

recv(bufsize, flags=0) 方法用于接收套接字的数据。bufsize 参数指定了要接收的最大字节数。

close()方法用于关闭套接字连接。一旦套接字被关闭，就不能再发送或接收数据。

示例介绍客户端和服务端通信过程

建立服务端套接字

import socket
# 创建一个 socket 对象 基于ipv4和tcp
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定到本地地址和端口
server_address = ('localhost', 8080)
server_socket.bind(server_address)
# 开始监听连接
server_socket.listen(1)
print('Waiting for a connection...')
#接收客户端的连接
connection, client_address = server_socket.accept()
print(f'Connection from {client_address}')
#接收客户端发送的数据
data = connection.recv(1024)
print(f'Received {len(data)} bytes from {client_address}')
#解码2进制内容
if data:
print(data.decode())
senddata = data.decode() + '，已收到该消息。'
else:
senddata = '没有收到消息，等待中'
# 往客户端发送数据
connection.sendall(senddata)
#关闭连接
connection.close()

执行该python程序后：服务端会等待客户端连接：

Waiting for a connection...

创建服务端函数socket.create_server()

python3.9及以上版本提供了socket.create_server() 函数允许快速创建一个套接字并绑定到指定的地址和端口，同时它还可以选择性地监听套接字。这个函数的原型如下：

socket.create_server(address, family=socket.AF_INET, backlog=None, dualstack_ipv6=False)

参数解释：

address：一个元组，包含主机地址和端口号，例如 ('localhost', 8000)。
family：地址族，默认为 socket.AF_INET（IPv4），也可以使用 socket.AF_INET6（IPv6）。
backlog：指定最多连接数，待处理队列的长度。如果未指定或为 None，则使用默认值。
dualstack_ipv6：一个布尔值，如果为 True，并且地址族是 socket.AF_INET6，则创建一个双栈套接字，该套接字可以在 IPv4 和 IPv6 之间透明地工作。

以上创建的服务端可以简化：

import socket
server_address = ('localhost', 8080)
#创建服务端socket连接 返回套接字对象
server_socket = socket.create_server(server_address)
print('Waiting for a connection...')
#接收客户端的连接
connection, client_address = server_socket.accept()
print(f'Connection from {client_address}')
#接收客户端发送的数据
data = connection.recv(1024)
print(f'Received {len(data)} bytes from {client_address}')
#解码2进制内容
if data:
print(data.decode())
senddata = data.decode() + '，已收到该消息。'
else:
senddata = '没有收到消息，等待中'
# 往客户端发送数据
connection.sendall(senddata)
#关闭连接
connection.close()

创建客户端套接字

import socket
# 创建一个 socket 对象 基于ipv4和tcp
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接到刚才的服务端的地址和端口
server_address = ('localhost', 8080)
client_socket.connect(server_address)
# 发送数据 往服务端发送数据
message = 'hello world！'
client_socket.sendall(message.encode())
#等待接收服务端发送的数据
data = client_socket.recv(1024)
print(f'Received {len(data)} bytes {data.decode()}')
# 关闭连接
client_socket.close()

执行客户端python程序后，日志打印如下，接收到了服务端发送的内容：

Received 38 bytes hello world！，已收到该消息。

而服务端也收到了客户端发送的内容：

Received 14 bytes from ('127.0.0.1', 51223)

hello world！

客户端连接函数socket.create_connection()

用于简化创建套接字并与服务器建立 TCP 连接的过程。这个函数会创建套接字，尝试连接到指定的地址，并返回连接好的套接字对象。如果连接失败，它会引发一个异常。

socket.create_connection() 的原型如下：

socket.create_connection(address, timeout=None, source_address=None)

参数解释：

address：一个包含服务器地址和端口号的元组，例如 ('localhost', 8080)。
timeout：可选参数，指定连接超时时间（秒）。如果连接在超时时间内未完成，则抛出异常。默认为 None，表示不设置超时。
source_address：可选参数，一个包含源地址和端口号的元组，用于绑定套接字到特定的本地地址和端口。

socket使用with ... as 上下文管理器

socket这个class支持__enter__() 和__exit__()魔法方法，所以也支持使用with ..as 语句。当程序退出时自动关闭socket连接

import socket
with socket.create_connection(('localhost', 8000)) as sock:# 使用 sock 发送和接收数据pass # 在这里编写你的代码

共勉：东汉·班固《汉书·枚乘传》：“泰山之管穿石，单极之绠断干。水非石之钻，索非木之锯，渐靡使之然也。”

-----指水滴不断地滴，可以滴穿石头；

-----比喻坚持不懈，集细微的力量也能成就难能的功劳。

----感谢读者的阅读和学习，谢谢大家。

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