2022年Python的Socket编程教程 .pdf

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1、这是用来快速学习Python Socket 套接字编程的指南和教程。Python 的 Socket 编程跟C 语言很像。Python 官方关于Socket 的函数请看http:/docs.python.org/library/socket.html基本上，Socket 是任何一种计算机网络通讯中最基础的内容。例如当你在浏览器地址栏中输入 时，你会打开一个套接字，然后连接到 并读取响应的页面然后然后显示出来。而其他一些聊天客户端如gtalk 和 skype 也是类似。任何网络通讯都是通过Socket 来完成的。写在开头本教程假设你已经有一些基本的Python 编程的知识。让我们开始Socket

2、编程吧。创建 Socket 首先要做的就是创建一个Socket，socket 的 socket 函数可以实现，代码如下：?Code 1 2 3 4 5 6 7 8#Socket client example in pythonimportsocket#for sockets#create an AF_INET,STREAM socket(TCP)s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)printSocket Created函数socket.socket 创建了一个Socket，并返回Socket 的描述符可用于其他Socket 相关的

3、函数。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 17 页 -上述代码使用了下面两个属性来创建Socket：地址簇:AF_INET(IPv4)类型:SOCK_STREAM(使用TCP 传输控制协议)错误处理如果socket 函数失败了，python 将抛出一个名为socket.error 的异常，这个异常必须予以处理：?Code 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13#handling errors in python socket programsimportsocket#for socketsimportsys#for exittry:#create

4、an AF_INET,STREAM socket(TCP)s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)except socket.error,msg:printFailed to create socket.Error code:+str(msg 0)+,Error message:+msg sys.exit();printSocket Created好了，假设你已经成功创建了Socket，下一步该做什么呢？接下来我们将使用这个Socket 来连接到服务器。注意与 SOCK_STREAM 相对应的其他类型是SOCK_DGRAM 用于UDP

5、 通讯协议，UDP 通讯是非连接Socket，在这篇文章中我们只讨论SOCK_STREAM，或者叫TCP。连接到服务器名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 17 页 -连接到服务器需要服务器地址和端口号，这里使用的是 和 80 端口。首先获取远程主机的IP 地址连接到远程主机之前，我们需要知道它的IP 地址，在Python 中，获取IP 地址是很简单的：?Code 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 importsocket#for socketsimportsys#for exittr

6、y:#create an AF_INET,STREAM socket(TCP)s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)except socket.error,msg:printFailed to create socket.Error code:+str(msg 0)+,Error message:+msg sys.exit();printSocket Createdhost=try:remote_ip=socket.gethostbyname(host)except socket.gaierror:#could not resolv

7、eprintHostname could not be resolved.Exiting sys.exit()printIp address of+host+is+remote_ip 我们已经有IP 地址了，接下来需要指定要连接的端口。代码：?Code 1 i mport socket#for sockets名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 17 页 -2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 importsys#for exittry:#create an

8、 AF_INET,STREAM socket(TCP)s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)except socket.error,msg:printFailed to create socket.Error code:+str(msg 0)+,Error message:+msg sys.exit();printSocket Createdhost=port=80try:remote_ip=socket.gethostbyname(host)except socket.gaierror:#could not resolveprin

9、tHostname could not be resolved.Exiting sys.exit()printIp address of+host+is+remote_ip#Connect to remote servers.connect(remote_ip,port)printSocket Connected to+host+on ip+remote_ip 现在运行程序?1 2 3 4$python client.py Socket Created Ip address of is 61.145.122.155 Socket Connected to on ip 61.145.122.15

10、5 这段程序创建了一个Socket 并进行连接，试试使用其他一些不存在的端口（如 81）会是怎样？这个逻辑相当于构建了一个端口扫描器。已经连接上了，接下来就是往服务器上发送数据。免费提示名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 17 页 -使用SOCK_STREAM/TCP 套接字才有“连接”的概念。连接意味着可靠的数据流通讯机制，可以同时有多个数据流。可以想象成一个数据互不干扰的管道。另外一个重要的提示是：数据包的发送和接收是有顺序的。其他一些Socket 如 UDP、ICMP 和 ARP 没有“连接”的概念，它们是无连接通讯，意味着你可从任何人或者给任何人发送和接收数据

11、包。发送数据sendall 函数用于简单的发送数据，我们来向oschina 发送一些数据：?Code 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 importsocket#for socketsimportsys#for exittry:#create an AF_INET,STREAM socket(TCP)s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)except socket.error,msg:printFailed to create sock

12、et.Error code:+str(msg 0)+,Error message:+msg sys.exit();printSocket Createdhost=port=80try:remote_ip=socket.gethostbyname(host)except socket.gaierror:#could not resolveprintHostname could not be resolved.Exiting sys.exit()printIp address of+host+is+remote_ip 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 17 页 -26

13、27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42#Connect to remote servers.connect(remote_ip,port)printSocket Connected to+host+on ip+remote_ip#Send some data to remote servermessage=GET/HTTP/1.1rnrntry:#Set the whole string s.sendall(message)except socket.error:#Send failedprintSend failed sys.exit(

14、)printMessage send successfully上述例子中，首先连接到目标服务器，然后发送字符串数据GET/HTTP/1.1rnrn，这是一个HTTP 协议的命令，用来获取网站首页的内容。接下来需要读取服务器返回的数据。接收数据recv 函数用于从socket 接收数据：?Code 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12#Socket client example in pythonimportsocket#for socketsimportsys#for exit#create an INET,STREAMing sockettry:s=socket.socket

15、(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)except socket.error:printFailed to create socket sys.exit()名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 17 页 -13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 printSocket Createdhost=;port=80;try:remote_ip=socket.gethostbyn

16、ame(host)except socket.gaierror:#could not resolveprintHostname could not be resolved.Exiting sys.exit()#Connect to remote servers.connect(remote_ip,port)printSocket Connected to+host+on ip+remote_ip#Send some data to remote servermessage=GET/HTTP/1.1rnHost:rnrntry:#Set the whole string s.sendall(me

17、ssage)except socket.error:#Send failedprintSend failed sys.exit()printMessage send successfully#Now receive datareply=s.recv(4096)printreply 下面是上述程序执行的结果：?Code 1 2 3 4$python client.py Socket Created Ip address of is 61.145.122.Socket Connected to on ip 61.145.122.155 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共

18、17 页 -5 6 7 8 9 10 11 12 13 Message send successfully HTTP/1.1 301 Moved Permanently Server:nginx Date:Wed,24 Oct 2012 13:26:46 GMT Content-Type:text/html Content-Length:178 Connection:keep-alive Keep-Alive:timeout=20 Location:http:/ 回应了我们所请求的URL 的内容，很简单。数据接收完了，可以关闭Socket 了。关闭 socket close 函数用于关闭Soc

19、ket：?Code 1 s.close()这就是了。让我们回顾一下上述的示例中我们学到了如何：1.创建Socket 2.连接到远程服务器3.发送数据4.接收回应当你用浏览器打开 时，其过程也是一样。包含两种类型，分别是客户端和服务器，客户端连接到服务器并读取数据，服务器使用Socket 接收进入的连接并提供数据。因此在这里 是服务器端，而你的浏览器是客户端。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 17 页 -接下来我们开始在服务器端做点编码。服务器端编程服务器端编程主要包括下面几步：1.打开socket 2.绑定到一个地址和端口3.侦听进来的连接4.接受连接5.读写数据我

20、们已经学习过如何打开Socket 了，下面是绑定到指定的地址和端口上。绑定 Socket bind 函数用于将Socket 绑定到一个特定的地址和端口，它需要一个类似connect 函数所需的sockaddr_in 结构体。示例代码：?Code 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 importsocket importsys HOST=#Symbolic name meaning all available interfacesPORT=8888#Arbitrary non-privileged ports=socket.socket(socket.AF_INET,socket.S

21、OCK_STREAM)printSocket createdtry:s.bind(HOST,PORT)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 17 页 -12 13 14 15 16 except socket.error,msg:printBind failed.Error Code:+str(msg 0)+Message+msg 1 sys.exit()printSocket bind complete绑定完成后，就需要让Socket 开始侦听连接。很显然，你不能将两个不同的Socket 绑定到同一个端口之上。连接侦听绑定Socket 之后就可以开始侦听连接，我们需要

22、将Socket 变成侦听模式。socket 的listen 函数用于实现侦听模式：?Code 1 2 s.listen(10)print Socket now listeninglisten 函数所需的参数成为backlog，用来控制程序忙时可保持等待状态的连接数。这里我们传递的是10，意味着如果已经有10 个连接在等待处理，那么第11 个连接将会被拒绝。当检查了socket_accept 后这个会更加清晰。接受连接示例代码：?Code 1 2 3 4 5 6 7 8 importsocket importsys HOST=#Symbolic name meaning all availabl

23、e interfacesPORT=8888#Arbitrary non-privileged ports=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)printSocket created名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 17 页 -9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 try:s.bind(HOST,PORT)except socket.error,msg:printBind failed.Error Code:+str(msg 0)+Message

24、+msg 1 sys.exit()printSocket bind completes.listen(10)printSocket now listening#wait to accept a connection-blocking callconn,addr=s.accept()#display client informationprintConnected with+addr 0+:+str(addr1)输出运行该程序将会显示：?1 2 3 4$python server.py Socket created Socket bind complete Socket now listenin

25、g 现在这个程序开始等待连接进入，端口是8888，请不要关闭这个程序，我们来通过telnet 程序来进行测试。打开命令行窗口并输入：?1 2 3 4 5 6 7 8$telnet localhost 8888 It will immediately show$telnet localhost 8888 Trying 127.0.0.1.Connected to localhost.Escape character is.Connection closed by foreign host.而服务器端窗口显示的是：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 17 页 -?1 2

26、 3 4 5$python server.py Socket created Socket bind complete Socket now listening Connected with 127.0.0.1:59954 我们可看到客户端已经成功连接到服务器。上面例子我们接收到连接并立即关闭，这样的程序没什么实际的价值，连接建立后一般会有大量的事情需要处理，因此让我们来给客户端做出点回应吧。sendall 函数可通过Socket 给客户端发送数据：?Code 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2

27、6 importsocket importsys HOST=#Symbolic name meaning all available interfacesPORT=8888#Arbitrary non-privileged ports=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)printSocket createdtry:s.bind(HOST,PORT)except socket.error,msg:printBind failed.Error Code:+str(msg 0)+Message+msg 1 sys.exit()printS

28、ocket bind completes.listen(10)printSocket now listening#wait to accept a connection-blocking callconn,addr=s.accept()printConnected with+addr 0+:+str(addr1)#now keep talking with the client名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 17 页 -27 28 29 30 31 data=conn.recv(1024)conn.sendall(data)conn.close()s.close

29、()继续运行上述代码，然后打开另外一个命令行窗口输入下面命令：?Code 1 2 3 4 5 6 7$telnet localhost 8888 Trying 127.0.0.1.Connected to localhost.Escape character is.happy happy Connection closed by foreign host.可看到客户端接收到来自服务器端的回应内容。上面的例子还是一样，服务器端回应后就立即退出了。而一些真正的服务器像 是一直在运行的，时刻接受连接请求。也就是说服务器端应该一直处于运行状态，否则就不能成为“服务”，因此我们要让服务器端一直运行，最简

30、单的方法就是把accept 方法放在一个循环内。一直在运行的服务器对上述代码稍作改动：?Code 1 2 3 4 5 6 7 8 importsocket importsys HOST=#Symbolic name meaning all available interfacesPORT=8888#Arbitrary non-privileged ports=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)printSocket created名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 17 页 -9 10 11 12 13

31、14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 try:s.bind(HOST,PORT)except socket.error,msg:printBind failed.Error Code:+str(msg 0)+Message+msg 1 sys.exit()printSocket bind completes.listen(10)printSocket now listening#now keep talking with the clientwhile 1:#wait to accept a conn

32、ection-blocking call conn,addr=s.accept()printConnected with+addr 0+:+str(addr1)data=conn.recv(1024)reply=OK.+data ifnotdata:break conn.sendall(reply)conn.close()s.close()很简单只是加多一个while 1 语句而已。继续运行服务器，然后打开另外三个命令行窗口。每个窗口都使用telnet 命令连接到服务器：?1 2 3 4 5 6 7$telnet localhost 5000 Trying 127.0.0.1.Connecte

33、d to localhost.Escape character is.happy OK.happy Connection closed by foreign host.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 17 页 -服务器所在的终端窗口显示的是：?1 2 3 4 5 6 7$python server.py Socket created Socket bind complete Socket now listening Connected with 127.0.0.1:60225 Connected with 127.0.0.1:60237 Connected wi

34、th 127.0.0.1:60239 你看服务器再也不退出了，好吧，用Ctrl+C 关闭服务器，所有的telnet 终端将会显示Connection closed by foreign host.已经很不错了，但是这样的通讯效率太低了，服务器程序使用循环来接受连接并发送回应，这相当于是一次最多处理一个客户端的请求，而我们要求服务器可同时处理多个请求。处理多个连接为了处理多个连接，我们需要一个独立的处理代码在主服务器接收到连接时运行。一种方法是使用线程，服务器接收到连接然后创建一个线程来处理连接收发数据，然后主服务器程序返回去接收新的连接。下面是我们使用线程来处理连接请求：?Code 1 2 3

35、 4 5 6 7 8 importsocket importsys from thread import*HOST=#Symbolic name meaning all available interfacesPORT=8888#Arbitrary non-privileged ports=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 17 页 -9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

36、32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 printSocket created#Bind socket to local host and porttry:s.bind(HOST,PORT)except socket.error,msg:printBind failed.Error Code:+str(msg 0)+Message+msg 1 sys.exit()printSocket bind complete#Start listening on sockets.listen(10)printSocket

37、 now listening#Function for handling connections.This will be used to create threadsdef clientthread(conn):#Sending message to connected client conn.send(Welcome to the server.Type something and hit entern)#send only takes#infinite loop so that function do not terminate and thread do not end.while T

38、rue:#Receiving from client data=conn.recv(1024)reply=OK.+data ifnotdata:break conn.sendall(reply)#came out of loop conn.close()#now keep talking with the clientwhile 1:#wait to accept a connection-blocking call conn,addr=s.accept()printConnected with+addr 0+:+str(addr1)#start new thread takes 1st ar

39、gument as a function name to be run,second is the tup start_new_thread(clientthread,(conn,)s.close()名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 17 页 -运行上述服务端程序，然后像之前一样打开三个终端窗口并执行telent 命令：?1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11$telnet localhost 8888 Trying 127.0.0.1.Connected to localhost.Escape character is.Welcome to the se

40、rver.Type something and hit enter hi OK.hi asd OK.asd cv OK.cv 服务器端所在终端窗口输出信息如下：?1 2 3 4 5 6$python server.py Socket created Socket bind complete Socket now listening Connected with 127.0.0.1:60730Connected with 127.0.0.1:60731线程接管了连接并返回相应数据给客户端。这便是我们所要介绍的服务器端编程。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 17 页 -