Python socket模块编程

Python提供了两个基本的socket模块。一个是socket，它提供了标准的BSD Socket API；另一个是socketServer，它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发。

本文简要介绍socket模块包含的类及其使用。

1.开始了解socket模块前，先熟悉下Python的网络编程模块主要支持的两种Intent协议：TCP和UDP。TCP协议是一种面向连接的可靠协议，用于建立机器之间的双向通信流。UDP协议是一种较低级别的、以数据包为基础的协议（无连接传输模式）。与TCP不同，UDP信息不可靠。

他们的区别如下图所示：左图为TCP连接协议，右图为UDP连接协议





2.socket模块的部分类方法介绍

类方法	说明
socket.socket(family, type[,proto])	创建并返回一个新的 socket对象
socket.getfqdn(name)	将使用点号分隔的 IP地址字符串转换成一个完整的域名
socket.gethostbyname(hostname)	将主机名解析为一个使用点号分隔的 IP地址字符串
socket.gethostbyname_ex(name)	它返回一个包含三个元素的元组，从左到右分别是给定地址的主要的主机名、同一IP地址的可选的主机名的一个列表、关于同一主机的同一接口的其它IP地址的一个列表（列表可能都是空的）。
socket.gethostbyaddr(address)	作用与gethostbyname_ex相同，只是你提供给它的参数是一个IP地址字符串
Socket.getservbyname(service,protocol)	它要求一个服务名（如'telnet'或'ftp'）和一个协议（如'tcp'或'udp'），返回服务所使用的端口号
socket.fromfd(fd, family, type)	从现有的文件描述符创建一个 socket对象

3.socket对象的部分方法介绍

实例方法	说明
sock.bind( (adrs, port) )	将 socket绑定到一个地址和端口上
sock.accept()	返回一个客户机 socket（带有客户机端的地址信息）
sock.listen(backlog)	将 socket设置成监听模式，能够监听 backlog 外来的连接请求
sock.connect( (adrs, port) )	将 socket连接到定义的主机和端口上
sock.recv( buflen[, flags] )	从 socket中接收数据，最多 buflen 个字符
sock.recvfrom( buflen[, flags] )	从 socket中接收数据，最多 buflen 个字符，同时返回数据来源的远程主机和端口号
sock.send( data[, flags] )	通过 socket发送数据
sock.sendto( data[, flags], addr )	通过 socket发送数据
sock.close()	关闭 socket
sock.getsockopt( lvl, optname )	获得指定 socket 选项的值
sock.setsockopt( lvl, optname, val )	设置指定 socket选项的值

4.编写socket测试程序

（a）编写server的步骤

第一步是创建socket对象。调用socket构造函数。如：
socket = socket.socket( family, type )
family参数代表地址家族，可为AF_INET或AF_UNIX。AF_INET家族包括Internet地址，AF_UNIX家族用于同一台机器上的进程间通信。
type参数代表套接字类型，可为SOCK_STREAM(流套接字)和SOCK_DGRAM(数据报套接字)。
第二步是将socket绑定到指定地址。这是通过socket对象的bind方法来实现的：
socket.bind( address )
由AF_INET所创建的套接字，address地址必须是一个双元素元组，格式是(host,port)。host代表主机，port代表端口号。如果端口号正在使用、主机名不正确或端口已被保留，bind方法将引发socket.error异常。
第三步是使用socket套接字的listen方法接收连接请求。
socket.listen( backlog )
backlog指定最多允许多少个客户连接到服务器。它的值至少为1。收到连接请求后，这些请求需要排队，如果队列满，就拒绝请求。
第四步是服务器套接字通过socket的accept方法等待客户请求一个连接。
connection, address = socket.accept()
调 用accept方法时，socket会时入“waiting”状态。客户请求连接时，方法建立连接并返回服务器。accept方法返回一个含有两个元素的元组(connection,address)。第一个元素connection是新的socket对象，服务器必须通过它与客户通信；第二个元素 address是客户的Internet地址。
第 五步是处理阶段，服务器和客户端通过send和recv方法通信(传输 数据)。服务器调用send，并采用字符串形式向客户发送信息。send方法返回已发送的字符个数。服务器使用recv方法从客户接收信息。调用recv 时，服务器必须指定一个整数，它对应于可通过本次方法调用来接收的最大数据量。recv方法在接收数据时会进入“blocked”状态，最后返回一个字符 串，用它表示收到的数据。如果发送的数据量超过了recv所允许的，数据会被截短。多余的数据将缓冲于接收端。以后调用recv时，多余的数据会从缓冲区
删除(以及自上次调用recv以来，客户可能发送的其它任何数据)。
传输结束，服务器调用socket的close方法关闭连接。
（b）编写client的步骤

首先创建一个socket以连接服务器：socket =socket.socket( family, type )
使用socket的connect方法连接服务器。对于AF_INET家族,连接格式如下：
socket.connect( (host,port) )
host代表服务器主机名或IP，port代表服务器进程所绑定的端口号。如连接成功，客户就可通过套接字与服务器通信，如果连接失败，会引发socket.error异常。
处理阶段，客户和服务器将通过send方法和recv方法通信。
传输结束，客户通过调用socket的close方法关闭连接。
5.实例源码：Python socket半双工聊天

（a）tcpserver.py

# -*- coding: cp936 -*-
#file:tcpserver.py

import socket
from time import ctime
import sys

bufsize = 1024
host = '127.0.0.1'
port = 8100
address = (host,port)

server_sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
server_sock.bind(address)
server_sock.listen(1)

while True:
print 'waiting for connection...'
clientsock,addr = server_sock.accept()
print 'received from :',addr

while True:
data = clientsock.recv(bufsize)
print ' 收到---->%s\n%s' %(ctime(),data)
data = raw_input("发送----->")
clientsock.send(data)
clientsock.close()

server_sock.close()

（b）tcpclient.py

## -*- coding: cp936 -*-
##file：tcpclient.py

from socket import *
from time import ctime

bufsize = 1024
host = '127.0.0.1'
port = 8100
addr = (host,port)

client_sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client_sock.connect(addr)

while True:
data = raw_input("发送---->")
if not data:
break
else:
client_sock.send(data)
data = client_sock.recv(bufsize)
print '收到---->%s\n%s' %(ctime(),data)

client_sock.close()

(c)运行结果:左边截图为server，右边截图为client