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一、概述
Python 网络编程是指使用 Python 语言编写的网络应用程序。这种编程涉及到网络通信、套接字编程、协议解析等多种方面的知识。
在 Python 中,有许多内置库和第三方库可以用于网络编程,例如:
socket:它是 Python 的内置库,提供了一组简单的套接字 API,可以用于客户端/服务器编程。httplib:它是 Python 的内置库,提供了一组 API,可以用于发送 HTTP 请求和解析 HTTP 响应。urllib:它是 Python 的内置库,提供了一组 API,可以用于打开和读取 URL。BeautifulSoup:它是一个第三方库,可以用于解析 HTML 和 XML 文档,方便爬虫编程。Scrapy:它是一个第三方库,提供了一个高级的爬虫框架,可以方便爬虫编程。使用这些库,可以实现各种类型的网络应用程序,如 Web 应用程序、网络爬虫、网络服务器、客户端/服务器程序等。
二、Python socket 模块
Python Socket 编程是 Python 中用于实现客户端/服务器网络通信的套接字编程。它是 Python 网络编程的基础。
Python 提供了两个基本的 socket 模块。
第一个是Socket,它提供了标准的 BSD Sockets API。第二个是SocketServer, 它提供了服务器中心类,可以简化网络服务器的开发。1)Socket 类型
套接字格式:
使用给定的地址族、套接字类型、协议编号(默认为0)来创建套接字。socket(family,type[,protocal])socket.AF_UNIX
百度云服务器域名
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
socket.SOCK_STREAM
流式socket , for TCP
socket.SOCK_DGRAM
数据报式socket , for UDP
socket.SOCK_RAW
原始套接字,普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文,而SOCK_RAW可以;其次,SOCK_RAW也可以处理特殊的IPv4报文;此外,利用原始套接字,可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。
socket.SOCK_SEQPACKET
可靠的连续数据包服务
1、创建 TCP Socket
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)示例如下:
import socket创建 socket 对象tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)获取本地主机名host = socket.gethostname()设置端口号port = 12345绑定端口tcp_socket.bind((host, port))监听端口tcp_socket.listen(5) print(f"服务端已启动,等待客户端连接......")以上代码实现了创建一个 TCP socket,并绑定了本地主机名和端口号,监听端口。
2、创建 UDP Socket
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)示例如下:
import socket创建 socket 对象udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)获取本地主机名host = socket.gethostname()设置端口号port = 12345绑定端口udp_socket.bind((host, port)) print(f"服务端已启动,等待客户端发送数据......")以上代码实现了创建一个 UDP socket,并绑定了本地主机名和端口号。
2)Socket 函数
注意点:
TCP发送数据时,已建立好TCP连接,所以不需要指定地址。UDP是面向无连接的, 每次发送要指定是发给谁。服务端与客户端不能直接发送列表,元组,字典。需要字符串化repr(data)。1、服务端socket函数
socket函数
描述
s.bind(address)
将套接字绑定到地址, 在AF_INET下,以元组(host,port) 的形式表示地址.
s.listen(backlog)
开始监听TCP传入连接。backlog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就可以了。
s.accept()
接受TCP连接并返回(conn,address),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。
2、客户端socket函数
socket函数
描述
s.connect(address)
连接到address处的套接字。一般address的格式为元组(hostname,port),如果连接出错,返回socket.error错误。
s.connect_ex(adddress)
功能与connect(address)相同,但是成功返回0,失败返回error的值。
3、公共socket函数
socket函数
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描述
s.recv(bufsize[,flag])
接受TCP套接字的数据。数据以字符串形式返回,bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息,通常可以忽略。
s.send(string[,flag])
发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要 收的最大数据量。flag提供有关消发送的字节数量,该数量可能小于 息的其他信息,通常可以忽略。
s.sendall(string[,flag])
完整发送TCP数据。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。
s.recvfrom(bufsize[.flag])
接受UDP套接字的数据。与recv()类似,但返回值是(data,address)。其中data是包含接收数据的字符串,address是发送数据的套接字地址。
s.sendto(string[,flag],address)
发送UDP数据。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。
s.close()
关闭套接字。
s.getpeername()
返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组(ipaddr,port)。
s.getsockname()
返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)
设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])
设置给定套接字选项的值。
s.settimeout(timeout)
设置套接字操作的超时期,timeout是一个浮点数,单位是秒。值为None表示没有超时期。一般,超时期应该在刚创建套接字时设置,因为它们可能用于连接的操作(如connect())
s.gettimeout()
返回当前超时期的值,单位是秒,如果没有设置超时期,则返回None。
s.fileno()
返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)
如果flag为0,则将套接字设为非阻塞模式,否则将套接字设为阻塞模式(默认值)。非阻塞模式下,如果调用recv()没有发现任何数据,或send()调用无法立即发送数据,那么将引起socket.error异常。
s.makefile()
创建一个与该套接字相关连的文件
Python 中的 socket 库提供了一组简单的 API,可以用于创建套接字,连接到远程服务器,接收和发送数据等。下面是一个简单的 Python Socket 示例:
importsocket创建一个套接字s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)连接到远程服务器s.connect(("www.google.com",80))发送 HTTP 请求s.send("GET / HTTP/1.0 ")接收响应数据data = s.recv(4096)关闭套接字s.close()打印响应数据print(data)三、单工,半双工以及全双工通信方式的区别
单工,半双工和全双工是通讯技术中的术语,指的是在通讯过程中,两端设备的信息传输方式不同。
单工(单向通信):只有一端设备可以发送信息,另一端只能接收信息,两端不能同时发送和接收信息。半双工(半双向通信):两端设备同时可以发送和接收信息,但不能同时发送。两端各自占有通讯频道,在不同的时间段内交替发送和接收信息。全双工(全双向通信):两端设备同时可以发送和接收信息,并且可以同时发送。两端设备可以同时占有通讯频道,并且同时进行信息的传输。不同的通讯方式适用于不同的场景,例如电话通话属于半双工通信,而网络数据传输通常属于全双工通信。在选择通讯技术时,需要根据具体应用场景,考虑通讯的实际需求,以选择最合适的通讯方式。
四、单工,半双工以及全双工Python示例
在 Python 中,我们可以使用 socket 模块来实现不同的通讯方式。
1)单工(单向通信)示例
服务端代码:
importsocket server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) server_socket.bind((0.0.0.0,8000)) server_socket.listen() connection, address = server_socket.accept() print(fAccepted connection from{address})whileTrue: data = connection.recv(1024)ifnotdata:breakprint(fReceived data:{data.decode()}) connection.close()客户端代码:
importsocket client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) client_socket.connect((localhost,8000))whileTrue:data= input(Enter message to send:) client_socket.sendall(data.encode())ifdata==quit:breakclient_socket.close()2)半双工(半双向通信)示例
服务端代码:
importsocket server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) server_socket.bind((0.0.0.0,8000)) server_socket.listen() connection, address = server_socket.accept() print(fAccepted connection from{address})whileTrue: data = connection.recv(1024)ifnotdata:breakprint(fReceived data:{data.decode()}) response = input(Enter response:) connection.sendall(response.encode())ifresponse ==quit:breakconnection.close()客户端代码:
importsocket client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) client_socket.connect((localhost,8000))whileTrue:data= input(Enter message to send:) client_socket.sendall(data.encode())ifdata==quit:breakresponse = client_socket.recv(1024).decode() print(fReceived response: {response}) client_socket.close()3)全双工(全双向通信)示例
服务端代码:
importsocketimportthreading server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) server_socket.bind((0.0.0.0,8000)) server_socket.listen() connection, address = server_socket.accept() print(fAccepted connection from{address})defreceive_data():whileTrue: data = connection.recv(1024)ifnotdata:breakprint(fReceived data:{data.decode()})defsend_data():whileTrue: data = input(Enter message to send:) connection.sendall(data.encode())ifdata ==quit:breakreceive_thread = threading.Thread(target=receive_data) send_thread = threading.Thread(target=send_data) receive_thread.start() send_thread.start() receive_thread.join() send_thread.join() connection.close()客户端代码:
importsocketimportthreading client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) client_socket.connect((localhost,8000))defreceive_data():whileTrue: data = client_socket.recv(1024).decode()ifnotdata:breakprint(fReceived data:{data})defsend_data():whileTrue: data = input(Enter message to send:) client_socket.sendall(data.encode())ifdata ==quit:breakreceive_thread = threading.Thread(target=receive_data) send_thread = threading.Thread(target=send_data) receive_thread.start() send_thread.start() receive_thread.join() send_thread.join() client_socket.close()Python 高级编程之网络编程 Socket讲解就先到这里,有任何疑问欢迎给我留言或私信,后续会持续更新相关技术文章,请小伙伴耐心等待哦,也可关注我的公众号【大数据与云原生技术分享】深入交流技术~
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