一 socket介绍

我们知道两个进程如果需要进行通讯最基本的一个前提能能够唯一的标示一个进程，在本地进程通讯中我们可以使用PID来唯一标示一个进程，但PID只在本地唯一，网络中的两个进程PID冲突几率很大，这时候我们需要另辟它径了，我们知道IP层的ip地址可以唯一标示主机，而TCP层协议和端口号可以唯一标示主机的一个进程，这样我们可以利用ip地址＋协议＋端口号唯一标示网络中的一个进程。
能够唯一标示网络中的进程后，它们就可以利用socket进行通信了，什么是socket呢？我们经常把socket翻译为套接字，socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用已实现进程在网络中通信。
2.socket - 图1
socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种”打开—读/写—关闭”模式的实现，服务器和客户端各自维护一个”文件”，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

二 什么是socket

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。
也有人将socket说成ip+port，ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序，ip地址是配置到网卡上的，而port是应用程序开启的，ip与port的绑定就标识了互联网中独一无二的一个应用程序
而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识

三 套接字发展史

套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,套接字被设计用在同 一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。套接字有两种（或者称为有两个种族）,分别是基于文件型的和基于网络型的。
基于文件类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_UNIX
unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信
基于网络类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_INET
(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)

四 套接字工作流程

一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理。
2.socket - 图2
先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束

socket()模块函数用法

  1. import socket
  2. socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
  3. socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。
  5. 获取tcp/ip套接字
  6. tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
  8. 获取udp/ip套接字
  9. udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
  11. 由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。
  12. 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

服务端套接字函数
s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字
s.listen() 开始TCP监听
s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字函数
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接
s.connect_ex() connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数
s.recv() 接收TCP数据
s.send() 发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
s.sendall() 发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
s.recvfrom() 接收UDP数据
s.sendto() 发送UDP数据
s.getpeername() 连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname() 当前套接字的地址
s.getsockopt() 返回指定套接字的参数
s.setsockopt() 设置指定套接字的参数
s.close() 关闭套接字

面向锁的套接字方法
s.setblocking() 设置套接字的阻塞与非阻塞模式
s.settimeout() 设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字的函数
s.fileno() 套接字的文件描述符
s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件

  1. 读者勿看：socket实验推演流程
  4. 1：用打电话的流程快速描述socket通信
  5. 2：服务端和客户端加上基于一次链接的循环通信
  6. 3：客户端发送空，卡主，证明是从哪个位置卡的
  7. 服务端：
  8. from socket import *
  9. phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
  10. phone.bind(('127.0.0.1',8081))
  11. phone.listen(5)
  13. conn,addr=phone.accept()
  14. while True:
  15.     data=conn.recv(1024)
  16.     print('server===>')
  17.     print(data)
  18.     conn.send(data.upper())
  19. conn.close()
  20. phone.close()
  21. 客户端：
  22. from socket import *
  24. phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
  25. phone.connect(('127.0.0.1',8081))
  27. while True:
  28.     msg=input('>>: ').strip()
  29.     phone.send(msg.encode('utf-8'))
  30.     print('client====>')
  31.     data=phone.recv(1024)
  32.     print(data)
  34. 说明卡的原因：缓冲区为空recv就卡住，引出原理图
  38. 4.演示客户端断开链接，服务端的情况，提供解决方法
  40. 5.演示服务端不能重复接受链接，而服务器都是正常运行不断来接受客户链接的
  42. 6:简单演示udp
  43. 服务端
  44. from socket import *
  45. phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
  46. phone.bind(('127.0.0.1',8082))
  47. while True:
  48.     msg,addr=phone.recvfrom(1024)
  49.     phone.sendto(msg.upper(),addr)
  50. 客户端
  51. from socket import *
  52. phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
  53. while True:
  54.     msg=input('>>: ')
  55.     phone.sendto(msg.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8082))
  56.     msg,addr=phone.recvfrom(1024)
  57.     print(msg)
  59. udp客户端可以并发演示
  60. udp客户端可以输入为空演示，说出recvfrom与recv的区别，暂且不提tcp流和udp报的概念，留到粘包去说

五 基于TCP的套接字

tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端

tcp服务端

  1. #_*_coding:utf-8_*_
  2. import socket
  3. ip_port=('127.0.0.1',8081)#电话卡
  4. BUFSIZE=1024
  5. s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
  6. s.bind(ip_port) #手机插卡
  7. s.listen(5)     #手机待机
  10. while True:                         #新增接收链接循环,可以不停的接电话
  11.     conn,addr=s.accept()            #手机接电话
  12.     # print(conn)
  13.     # print(addr)
  14.     print('接到来自%s的电话' %addr[0])
  15.     while True:                         #新增通信循环,可以不断的通信,收发消息
  16.         msg=conn.recv(BUFSIZE)             #听消息,听话
  18.         # if len(msg) == 0:break        #如果不加,那么正在链接的客户端突然断开,recv便不再阻塞,死循环发生
  20.         print(msg,type(msg))
  22.         conn.send(msg.upper())          #发消息,说话
  24.     conn.close()                    #挂电话
  26. s.close()                       #手机关机

tcp客户端

  1. #_*_coding:utf-8_*_
  2. import socket
  3. ip_port=('127.0.0.1',8081)
  4. BUFSIZE=1024
  5. s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
  7. s.connect_ex(ip_port)           #拨电话
  9. while True:                             #新增通信循环,客户端可以不断发收消息
  10.     msg=input('>>: ').strip()
  11.     if len(msg) == 0:continue
  12.     s.send(msg.encode('utf-8'))         #发消息,说话(只能发送字节类型)
  14.     feedback=s.recv(BUFSIZE)                           #收消息,听话
  15.     print(feedback.decode('utf-8'))
  17. s.close()                                       #挂电话

六 基于UDP的套接字

udp是无链接的，先启动哪一边都不会报错

示例：qq聊天
udp服务端

  1. #_*_coding:utf-8_*_
  2. import socket
  3. ip_port=('127.0.0.1',8081)
  4. udp_server_sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) #买手机
  5. udp_server_sock.bind(ip_port)
  7. while True:
  8.     qq_msg,addr=udp_server_sock.recvfrom(1024)
  9.     print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],qq_msg.decode('utf-8')))
  10.     back_msg=input('回复消息: ').strip()
  12.     udp_server_sock.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr)

udp客户端

  1. #_*_coding:utf-8_*_
  2. import socket
  3. BUFSIZE=1024
  4. udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
  6. qq_name_dic={
  7.     '狗哥alex':('127.0.0.1',8081),
  8.     '瞎驴':('127.0.0.1',8081),
  9.     '一棵树':('127.0.0.1',8081),
  10.     '武大郎':('127.0.0.1',8081),
  11. }
  14. while True:
  15.     qq_name=input('请选择聊天对象: ').strip()
  16.     while True:
  17.         msg=input('请输入消息,回车发送: ').strip()
  18.         if msg == 'quit':break
  19.         if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue
  20.         udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name])
  22.         back_msg,addr=udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE)
  23.         print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8')))
  25. udp_client_socket.close()