【Python】Python 网络编程 ( Socket 套接字简介 | Socket 套接字使用步骤 | Socket 套接字服务端与客户端开发 )

一、Socket 套接字简介

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1、Socket 套接字概念

Socket 套接字 是一种 进程之间的 通信机制 , 通过套接字可以在 不同的进程之间 进行数据交换 ;

在 网络编程 中 , Socket 套接字 主要用于 客户端 与 服务器 之间的 通信 , 大部分 网络相关的应用程序 , 都使用到了 Socket 套接字技术 ;

2、Socket 套接字类型

套接字有两种类型 :

• 流套接字 : 提供了一个可靠的、面向连接的通信机制 , 可以 顺序地传输数据。
  • 在 TCP/IP 协议中，流套接字使用 TCP 协议进行数据传输。
• 数据报套接字 : 提供了一种无连接、不可靠的通信机制 , 数据 以独立的数据包形式传输。
  • 在 TCP/IP 协议中，数据报套接字使用 UDP 协议进行数据传输。

3、Socket 套接字使用步骤

Socket 套接字使用步骤 :

• 创建套接字 : 使用 套接字 API 创建一个套接字对象 , 一般由 编程语言 官方提供 标准 API ;
• 绑定 IP 地址和端口号 : 将套接字与一个 IP 地址 和 端口号绑定 ;
• 建立连接 :
  • 服务器端监听连接 : 对于流套接字，需要在服务器端监听客户端的连接请求 ;
  • 客户端建立连接 : 对于流套接字，客户端需要与服务器建立连接 ;
• 发送和接收数据 : 使用 Socket 套接字 发送 或 接收 数据 ;
• 关闭连接 : 数据传输完毕后，关闭 Socket 套接字连接 ;

4、Socket 套接字服务端与客户端

Socket 套接字 进行 数据通信时 , 需要有两个 Socket 套接字分别作为 客户端 和 服务器端 :

• Socket 套接字 服务器端 : 需要 监听客户端的请求 , 可以 向 客户端 发送消息 , 可以接收来自客户端的消息 ;
• Socket 套接字 客户端 : 需要主动连接 服务器端 , 可以 向 服务器端 发送消息 , 可以接收来自服务器端的消息 ;

一个 服务器端 可以 同时与 多个 客户端 进行 数据交互 ;

二、Socket 服务端与客户端开发

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1、服务端

Socket 服务器端流程 :

• 创建套接字 : 使用 套接字 API 创建一个套接字对象 , 一般由 编程语言 官方提供 标准 API ;

# 1. 创建 socket 实例对象
import time
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• 绑定 IP 地址和端口号 : 将套接字与一个 IP 地址 和 端口号绑定 ;

# 2. 为 socket 实例对象 绑定 IP 地址和端口号
# IP 地址是字符串类型, 端口号是 int 类型, 将这两个数据定义到元组中
socket_server.bind(("127.0.0.1", 8090))
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• 服务器端监听连接 : 对于流套接字，需要在服务器端监听客户端的连接请求 ;

    # 4. 阻塞等待连接 , 如果没有客户端连接 , 会一直阻塞在这里
    # accept 函数返回的是 二元元组 , 使用两个变量接收该元组
    # conn 是连接的 socket 对象
    # address 是连接的 地址
    client_socket, client_address = socket_server.accept()
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• 发送和接收数据 : 使用 Socket 套接字 发送 或 接收 数据 ;

    # 向客户端发送连接成功提示
    client_socket.send("你好, 客户端!".encode("UTF-8"))
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• 关闭连接 : 数据传输完毕后，关闭 Socket 套接字连接 ;

    # 关闭连接
    client_socket.close()
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代码示例 :

"""
Socket 服务器 代码示例
"""

# 导入 socket 模块
import socket

# 1. 创建 socket 实例对象
import time

socket_server = socket.socket()

# 2. 为 socket 实例对象 绑定 IP 地址和端口号
# IP 地址是字符串类型, 端口号是 int 类型, 将这两个数据定义到元组中
socket_server.bind(("127.0.0.1", 8090))

# 3. 服务器端监听端口
# 传入的参数是一个整数 , 该参数表示允许连接的数量
# 如果连接已满后面的连接请求会等待
socket_server.listen(100)


while True:
    # 4. 阻塞等待连接 , 如果没有客户端连接 , 会一直阻塞在这里
    # accept 函数返回的是 二元元组 , 使用两个变量接收该元组
    # conn 是连接的 socket 对象
    # address 是连接的 地址
    client_socket, client_address = socket_server.accept()

    # 向客户端发送连接成功提示
    client_socket.send("你好, 客户端!".encode("UTF-8"))
    print(f'客户端连接成功 {client_address}')

    # 5. 服务器端与客户端进行交互
    while True:
        # 循环接收客户端数据, 并使用 UTF-8 解码
        data = client_socket.recv(1024).decode("UTF-8")

        # 向客户端会送消息
        client_socket.send(f"服务端已收到: {data}".encode())
        print(f"客户端: {data}")

        if data == 'quit':
            break

    # 关闭连接
    client_socket.close()
    print(f'客户端连接关闭 {client_address}')
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2、客户端

Socket 客户端流程 :

• 创建套接字 : 使用 套接字 API 创建一个套接字对象 , 一般由 编程语言 官方提供 标准 API ;

# 1. 创建 socket 实例对象
client_socket = socket.socket()
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• 通过 IP 地址和端口号 连接服务器 :

# 2. 客户端连接服务器, IP 地址和端口号放在元组中
client_socket.connect(('127.0.0.1', 8090))
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• 发送和接收数据 : 使用 Socket 套接字 发送 或 接收 数据 ;

# 发送数据到服务器
client_socket.send('你好, 服务器!'.encode())
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• 关闭连接 : 数据传输完毕后，关闭 Socket 套接字连接 ;

# 4. 关闭连接
client_socket.close()
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代码示例 :

import socket

# 创建TCP socket对象
import time

# 1. 创建 socket 实例对象
client_socket = socket.socket()

# 2. 客户端连接服务器, IP 地址和端口号放在元组中
client_socket.connect(('127.0.0.1', 8090))

# 3. 向服务器端发送消息和接收消息
# 发送数据到服务器
client_socket.send('你好, 服务器!'.encode())
print("客户端发送: 你好, 服务器!")

time.sleep(1)
# 接收服务器数据
data = client_socket.recv(1024).decode("UTF-8")
print(f"服务端: {data}")

# 获取命令行输入发送给客户端
while True:
    command = input("请输入: ")
    client_socket.send(command.encode())
    print(f"客户端发送: {command}")
    if command == 'quit':
        break

    # 接收服务器数据
    data = client_socket.recv(1024).decode("UTF-8")
    print(f"服务端: {data}")

# 4. 关闭连接
client_socket.close()
print("客户端关闭")

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3、执行结果

先启动服务器端 :

启动客户端 :

此时服务器端信息如下 :

客户端中断输入 1 :

服务器端效果 :

客户端继续输入信息 :

服务器端信息如下 :

客户端输入 quit 关闭连接 :

服务器端对应的数据 :