Socket網絡編程初探

Socket網絡編程初探

客戶端/服務器架構

• 即C/S架構，其實web服務在某種意義上也算是C/S架構

• 一個特點是服務器端持續運行對外提供服務

為何學習socket一定要先學習互聯網協議：

1. C/S架構的軟件是基于網絡進行通信的

2. 網絡的核心就是一堆協議，即標準，想要開發一款基于網絡通信的軟件就必須遵循這些標準

3. socket是處在應用層和傳輸層中間的一組接口

說到這，那么socket到底是個什么呢？Socket是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口。在設計模式中，socket其實就是一個門面模式，它把復雜的TCP/IP協議族隱藏在socket接口后面，對用戶來說，一組簡單的接口就是全部，讓socket去組織數據，以符合指定的協議。所以，無需深究TCP/UDP協議，socket已經為我們封裝好了

基于文件類型的套接字家族：AFUNIX基于網絡類型的套接字家族：AFINET

套接字的工作流程

先從服務器端說起。服務器端先初始化Socket，然后與端口綁定(bind)，對端口進行監聽(listen)，調用accept阻塞，等待客戶端連接。在這時如果有個客戶端初始化一個Socket，然后連接服務器(connect)，如果連接成功，這時客戶端與服務器端的連接就建立了。客戶端發送數據請求，服務器端接收請求并處理請求，然后把回應數據發送給客戶端，客戶端讀取數據，最后關閉連接，一次交互結束

服務端套接字函數

s.bind()    綁定(主機,端口號)到套接字
s.listen()  開始TCP監聽
s.accept()  被動接受TCP客戶的連接,(阻塞式)等待連接的到來

客戶端套接字函數

s.connect()     主動初始化TCP服務器連接
s.connect_ex()  connect()函數的擴展版本,出錯時返回出錯碼,而不是拋出異常

公共用途的套接字函數

s.recv()            接收TCP數據
s.send()            發送TCP數據(send在待發送數據量大于己端緩存區剩余空間時,數據丟失,不會發完)
s.sendall()         發送完整的TCP數據(本質就是循環調用send,sendall在待發送數據量大于己端緩存區剩余空間時,數據不丟失,循環調用send直到發完)
s.recvfrom()        接收UDP數據
s.sendto()          發送UDP數據
s.getpeername()     連接到當前套接字的遠端的地址
s.getsockname()     當前套接字的地址
s.getsockopt()      返回指定套接字的參數
s.setsockopt()      設置指定套接字的參數
s.close()           關閉套接字

面向鎖的套接字方法

s.setblocking()     設置套接字的阻塞與非阻塞模式
s.settimeout()      設置阻塞套接字操作的超時時間
s.gettimeout()      得到阻塞套接字操作的超時時間

面向文件的套接字的函數

s.fileno()          套接字的文件描述符
s.makefile()        創建一個與該套接字相關的文件

代碼示例：

服務端

from socket import *
phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.bind(('127.0.0.1',8081))
phone.listen(5)

conn,addr=phone.accept()
while True:
    data=conn.recv(1024)
    print('server===>')
    print(data)
    conn.send(data.upper())
conn.close()
phone.close()

客戶端

from socket import *

phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8081))

while True:
    msg=input('>>: ').strip()
    phone.send(msg.encode('utf-8'))
    print('client====>')
    data=phone.recv(1024)
    print(data)

注意：這時候當客戶端輸入消息為空的話程序會卡住，那是因為無論是服務端還是客戶端都要到自己所在主機緩沖區去拿消息，因為這時發送為空，服務端根本就不會有任何反應，所以客戶端的緩沖區也不會有任何內容，所以這時它會一直徒勞的等待。。。

這時的解決辦法當然要在客戶端想辦法，很簡單，我們不讓客戶端發送空消息即可，在send（）方法之前加判斷：

if not msg ：continue

你肯定以為這個時候就完事了，這時請嘗試斷開客戶端鏈接試試。。。試想，既然作為服務端，顧名思義就是要持續不斷的為不同的客戶端持續的提供服務，怎么能一個客戶端用完即結束呢？解決方案如下：

while True: #鏈接循環
    conn,addr=phone.accept() 

    print('電話線路是',conn)
    print('客戶端的手機號是',addr)

    while True: #通信循環
        try: 
            data=conn.recv(1024)
            if not data:break 
            print('客戶端發來的消息是',data)

            conn.send(data.upper())
        except Exception:
            break

    conn.close()

phone.close()

注意：可能會有人遇到重啟服務端時Address already in use 的情況，這個是由于你的服務端仍然存在四次揮手的timewait狀態在占用地址（如果不懂，請深入研究1.tcp三次握手，四次揮手 2.syn洪水*** 3.服務器高并發情況下會有大量的timewait狀態的優化方法）

解決方法：

#加入一條socket配置，重用ip和端口

phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
phone.bind(('127.0.0.1',8080))