python 学习之 socket 库的基本使用（网络编程-套接字）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了python 学习之 socket 库的基本使用（网络编程-套接字）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、关于 socket 的介绍

二、创建套接字对象（Socket 的实例化）

三、套接字对象方法（Socket 常用函数）

1、bind 函数

2、listen 函数

3、accept 函数

4、connect 与 connect_ex 函数

5、send 、 sendall 、sendto 函数

6、recv 与 recvfrom 函数

7、close 函数

三、简单的服务端和客户端示例

四、关于 socket 库相关方法函数的总结

一、关于 socket 的介绍

Socket 又称 "套接字"，应用程序通常通过 "套接字" 向网络发出请求或者应答网络请求，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。python中提供了两个基本的 Socket 模块：服务端 Socket 和客户端 Socket，当创建了一个服务端 Socket 后，这个 Socket 就会在本机的一个端口上等待连接，当客户端 Socket 访问这个端口，两者完成连接后就能够进行交互了。

二、创建套接字对象（Socket 的实例化）

在使用 Socket 进行编程时，需要先实例化一个 Scoket 类，Python 中，我们用 socket（）函数来创建套接字。

关于 socket 函数的用法：

scoket(family,type[,protocol])

第一个参数 family 是指定应用程序使用的通信协议的协议族，有：

Family参数	描述
socket.AF_UNIX	只能够用于单一的Unix系统进程间通信
socket.AF_INET	服务器之间网络通信
socket.AF_INET6	IPv6

默认值为 AF_INET

第二个参数 type 为要创建套接字的类型

Type参数	描述
socket.SOCK_STREAM	流式socket , 当使用TCP时选择此参数
socket.SOCK_DGRAM	数据报式socket ,当使用UDP时选择此参数
socket.SOCK_RAW	原始套接字，允许对底层协议如IP、ICMP进行直接访问

第三个参数 protocol 是可选项，指明所要接收的协议类型，通常为 0 或者不填。

Type参数	描述
socket.IPPROTO_RAW	相当于protocol=255，此时socket只能用来发送IP包，而不能接收任何的数据。发送的数据需要自己填充IP包头，并且自己计算校验和。
socket.IPPROTO_IP	相当于protocol=0，此时用于接收任何的IP数据包。其中的校验和和协议分析由程序自己完成。

接下来我们实例化一个简单的 TCP 类型的 Socket

测试代码：

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

print(s)
print(type(s))

代码解释：

首先肯定需要使用 import 导入 socket 库；

用一个自定义参数（我这里用的 s ）来接收创建的套接字对象；

输出套接字对象以及它的类型。

运行结果：

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关于运行结果的解释：

fd=332: 表示套接字的文件描述符（file descriptor），在此处为332。

family=2: 表示套接字的地址族（address family），这里是IPv4地址族（AF_INET）。

type=1: 表示套接字的类型（socket type），这里是流式套接字（SOCK_STREAM），用于TCP协议。

proto=0: 表示套接字使用的协议，这里是默认协议（通常与套接字类型相关）。

<class 'socket.socket'>: 表示所创建的对象属于Python的socket模块中的socket类。

三、套接字对象方法（Socket 常用函数）

首先介绍服务端函数

1、bind 函数

该函数是服务端函数，会将之前创建的套接字与指定的IP地址和端口进行绑定，使用点直接调用该方法，以元组（host, port）的形式表示地址。

比如我们绑定本地的 12345 端口：

s.bind(('127.0.0.1', 12345))

注意这里用到了两次括号，因为 bind 方法的参数需要是一个包含主机地址和端口号的元组。

2、listen 函数

该函数也是服务端函数，用于在使用TCP的服务端开启监听模式，只有一个参数，指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量，该值至少为1，大部分应用程序设为 5 即可。

在服务端开启监听，设置操作系统可以挂起的最大连接数量为 5 ：

s.listen(5)

listen() 只是让套接字处于监听状态，并没有接收请求，接收请求需要使用 accept() 函数。

3、accept 函数

当套接字处于监听状态时，可以通过 accept() 函数来接收客户端请求，该函数也是服务端函数，接受 TCP 连接并返回（conn,address），返回一个新的套接字来和客户端通信，其中 conn 是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据，address 是连接客户端的地址。

比如我们就使用 conn 和 address 这两个参数（可自定义）来接收 accept 函数返回的值

conn, address = s.accept()

下面介绍客户端函数

4、connect 与 connect_ex 函数

connect() 是客户端程序用来连接服务端的方法，客户端连接到 address 处的套接字，一般 address 的格式为元组（host, port），如果连接出错，会返回 socket.error 错误。

比如我们连接到刚才创建的套接字，即本地的 12345 端口：

import socket

c = socket.socket()
c.connect(('127.0.0.1', 12345))

只有经过 connect 连接成功后的套接字对象才能调用发送和接受方法（send/recv），所以服务端的 s 对象不能 send 或者 recv 。

还有一个 connect_ex 函数，功能与 connect 相同，只是成功返回 0，失败返回 error 的值。

下面是一些常见的公共函数

5、send 、 sendall 、sendto 函数

send() ：用于发送 TCP 数据

用法：s.send(string[,flag])

将 string 中的数据发送到连接的套接字，返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于 string 的字节大小。

sendall() ：完整发送TCP数据

用法：s.sendall(string[,flag])

与 send() 类似，将 string 中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据，成功返回None，失败则抛出异常。

关于参数的说明：

string: 这是要发送的数据，通常是一个字符串。这是必需的参数。

flag : 这是一个可选的参数，用于指定发送数据的附加选项，在大多数情况下可以省略。

比如我们将 "Hello, server!" 字符串通过UTF-8编码转换为字节数据，然后使用套接字的 send 方法发送这些字节数据到连接的服务端：

c.send("Hello, server!".encode('utf-8'))

sendto ：用于发送 UDP 数据

用法：s.sendto(string[,flag],address)

将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址，返回值是发送的字节数。

6、recv 与 recvfrom 函数

recv ：接受TCP套接字的数据，数据以字符串形式返回。

用法：s.recv(bufsize[,flag])

参数说明：

bufsize: 这是一个整数，表示要接收的最大字节数。接收的实际数据可能少于或等于这个值，取决于发送端发送的数据量。

flag（可选）: 这是一个可选的参数，用于指定接收数据的附加选项。在大多数情况下，可以省略这个参数。

通过 recv 方法接收最多 1024 字节的数据，我们将接收到的字节数据解码为 UTF-8 编码的字符串，最后打印出来：

re = c.recv(1024)
print(re.decode('utf-8'))

recvfrom：接受 UDP 套接字的数据，与 recv() 类似，但返回值是（data, address）。其中 data 包含接收数据的字符串，address 是发送数据的套接字地址。

特别说明：recvfrom 函数是可以在没有进行 connect 的情况下使用的，对于 UDP 套接字，可以在未连接的状态下使用 recvfrom 来接收数据。recvfrom 通常与 UDP 一起使用，因为 UDP 是一个无连接协议，而 recvfrom 提供了从发送端获取地址信息的能力。在 TCP 中，由于是面向连接的，地址信息通常在连接建立时就已经确定了，所以 recv 通常就足够了。

示例：

import socket

# 创建一个UDP套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定本地地址和端口
s.bind(('127.0.0.1', 12345))

# 接收数据，设置bufsize为最大接收字节数
data, address = s.recvfrom(1024)

# 打印接收到的数据和发送端地址信息
print(f"Received data: {data.decode('utf-8')}")
print(f"Received from: {address}")

7、close 函数

该函数用于关闭套接字

直接使用点调用即可

s.close()

三、简单的服务端和客户端示例

服务端代码：

import socket

# 创建一个TCP套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定主机和端口
server_socket.bind(('127.0.0.1', 12345))

# 监听连接
server_socket.listen()

print("Server is listening for incoming connections...")

# 接受客户端连接
client_socket, client_address = server_socket.accept()

print(f"Connection established with {client_address}")

# 接收数据
data = client_socket.recv(1024)
print(f"Received data: {data.decode('utf-8')}")

# 发送响应
response = "Hello, client!"
client_socket.send(response.encode('utf-8'))

# 关闭连接
client_socket.close()
server_socket.close()

客户端代码：

import socket

# 创建一个TCP套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到服务器
client_socket.connect(('127.0.0.1', 12345))

# 发送数据
data_to_send = "Hello, server!"
client_socket.send(data_to_send.encode('utf-8'))

# 接收响应
response = client_socket.recv(1024)
print(f"Received response: {response.decode('utf-8')}")

# 关闭连接
client_socket.close()

先开启服务端，再运行客户端

运行效果：

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四、关于 socket 库相关方法函数的总结

Socket 创建和配置：

socket(family, type, proto=0, fileno=None)：创建一个套接字对象。
gethostname()：获取主机名。

通用套接字方法：

bind(address)：将套接字绑定到指定的地址。
listen(backlog)：开始监听传入连接请求。
accept()：接受连接，返回新的套接字和对端地址。
connect(address)：连接到远程套接字。
close()：关闭套接字。

数据收发：

send(bytes)：发送数据。
recv(bufsize)：接收数据。

UDP 相关方法：

sendto(data, address)：发送UDP数据到指定地址。
recvfrom(bufsize)：接收UDP数据和对端地址。

设置和获取套接字选项：

setsockopt(level, optname, value)：设置套接字选项。
getsockopt(level, optname, buflen=None)：获取套接字选项。

获取主机信息：

gethostbyname(hostname)：通过主机名获取IP地址。
gethostbyaddr(ip_address)：通过IP地址获取主机名。