Python 网络编程socket

概述

网络编程是指通过计算机网络连接不同的计算机，使用一定的协议进行数据交换和通信的过程。而 Socket 则是一种用于网络编程的编程接口，通过 Socket 可以实现进程间的网络通信。

Python 是一种简单而强大的编程语言，它提供了丰富的网络编程库和模块，使得开发者可以轻松地进行网络应用开发。其中，Python 的 socket 模块是使用最广泛的网络编程模块之一。

在本文中，我们将详细介绍 Python 中的 socket 模块以及如何使用它来进行网络编程。

基础知识

在开始学习 Python 的网络编程之前，我们需要了解一些基础知识。

IP 地址

IP 地址是一个用于标识计算机或设备在网络中的唯一的地址。IP 地址通常由四个字节组成，每个字节的取值范围是 0 到 255。例如，192.168.0.1 是一个合法的 IP 地址。

端口号

端口号是一个用于标识网络应用程序的地址。在一台计算机上，可以同时运行多个网络应用程序，每个程序通过不同的端口号进行标识。端口号的取值范围是 0 到 65535，其中 0 到 1023 是被保留的端口号，一般用于系统服务。

例如，Web 服务器的默认端口号是 80，SMTP 服务器的默认端口号是 25。

TCP 与 UDP

TCP（Transmission Control Protocol）和 UDP（User Datagram Protocol）是两种常用的网络传输协议。

TCP 提供可靠的、面向连接的服务，它保证数据的正确性和顺序性。在使用 TCP 进行数据传输时，数据被分割成一系列的数据包，并通过一个可靠的连接传输给对方。TCP 保证数据包的顺序和完整性，确保数据的可靠传输。

UDP 则提供不可靠的、无连接的服务，它不保证数据的正确性和顺序性。使用 UDP 进行数据传输时，数据被分割成一系列的数据包，并逐个发送给对方。UDP 不关心数据的传输顺序和完整性，因此传输速度更快，但可靠性较差。

socket 模块

Python 的 socket 模块是使用最广泛的网络编程模块之一，它提供了一个简洁而强大的网络编程接口。通过 socket 模块，我们可以轻松地创建网络连接、接收和发送数据。

要使用 socket 模块，我们首先需要导入它：

import socket

创建 Socket

在使用 socket 进行网络编程之前，我们首先需要创建一个 Socket 对象。使用 socket 模块的 socket() 函数可以创建一个 Socket 对象。

socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM)

其中，family 参数指定了地址族，可以是 AF_INET（用于 IPv4）或 AF_INET6（用于 IPv6）。

type 参数指定了 Socket 的类型，可以是 SOCK_STREAM（用于 TCP）或 SOCK_DGRAM（用于 UDP）。

以下是一个创建 TCP Socket 的示例：

import socket

# 创建一个 TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

连接服务器

使用 Socket 对象的 connect() 方法可以与服务器建立连接。其中，connect() 方法的参数是一个包含服务器 IP 地址和端口号的元组。

socket.connect(address)

以下是一个连接服务器的示例：

import socket

# 创建一个 TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务器
sock.connect(('127.0.0.1', 8080))

发送和接收数据

建立连接后，我们可以使用 Socket 对象的 send() 方法发送数据，使用 recv() 方法接收数据。

socket.send(bytes)
socket.recv(bufsize)

其中，send() 方法的参数是一个字节数组，表示要发送的数据。recv() 方法的参数是要接收的数据的最大长度。

以下是一个发送和接收数据的示例：

import socket

# 创建一个 TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务器
sock.connect(('127.0.0.1', 8080))

# 发送数据
sock.send(b'Hello, server!')

# 接收数据
data = sock.recv(1024)
print(data.decode())

# 关闭连接
sock.close()

关闭连接

在完成数据的发送和接收之后，我们需要关闭连接以释放资源。使用 Socket 对象的 close() 方法可以关闭连接。

socket.close()

以下是一个关闭连接的示例：

import socket

# 创建一个 TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务器
sock.connect(('127.0.0.1', 8080))

# 发送数据
sock.send(b'Hello, server!')

# 接收数据
data = sock.recv(1024)
print(data.decode())

# 关闭连接
sock.close()

示例代码运行结果

以下是一个简单的示例代码，用于演示如何使用 Socket 进行网络编程。我们创建了一个简单的服务器和客户端，服务器接收客户端发送的数据并返回一个回应。

# server.py
import socket

# 创建一个 TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定地址和端口号
sock.bind(('127.0.0.1', 8080))

# 监听连接
sock.listen(5)

while True:
    # 接受连接
    client_sock, addr = sock.accept()
    print('新连接:', addr)

    # 接收数据
    data = client_sock.recv(1024)
    print('接收到数据:', data.decode())

    # 发送回应
    client_sock.send(b'Hello, client!')

    # 关闭连接
    client_sock.close()

# 关闭服务器 Socket
sock.close()

# client.py
import socket

# 创建一个 TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务器
sock.connect(('127.0.0.1', 8080))

# 发送数据
sock.send(b'Hello, server!')

# 接收数据
data = sock.recv(1024)
print('接收到数据:', data.decode())

# 关闭连接
sock.close()