【Python学习笔记】第二十节 Python 网络编程

冷不防 2023-09-30 19:51 21阅读 0赞

## Python 网络编程 ##

简单来说，网络是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。所谓的网络编程就是，让在不同的电脑上的软件能够进行数据传递，即进程之间的通信

Python 提供了两个级别访问的网络服务：

*  低级别的网络服务支持基本的 Socket，它提供了标准的 BSD Sockets API，可以访问底层操作系统 Socket 接口的全部方法。

*  高级别的网络服务模块 SocketServer， 它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发。

### 一、什么是 Socket? ###

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。

### 1、socket()函数 ###

Python 中，我们用 socket（）函数来创建套接字，语法格式如下：

socket.socket([family[, type[, proto]]])

**参数**

*  **family**: 套接字家族可以使 AF\_UNIX 或者 AF\_INET。

*  **type**: 套接字类型可以根据是面向连接的还是非连接分为 SOCK\_STREAM 或 SOCK\_DGRAM。

*  **protocol**: 一般不填默认为 0。

### **2、Socket 对象(内建)方法** ###

<table style=""> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">函数</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">描述</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="width:875px;vertical-align:middle;height:52px;">服务器端套接字</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.bind()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">绑定地址（host,port）到套接字， 在 AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.listen()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">开始 TCP 监听。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。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.accept()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="width:875px;vertical-align:middle;height:52px;">客户端套接字</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.connect()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.connect_ex()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="width:875px;vertical-align:middle;height:52px;">公共用途的套接字函数</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.recv()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">接收 TCP 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。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.send()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">发送 TCP 数据，将 string 中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于 string 的字节大小。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.sendall()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">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。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.recvfrom()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">接收 UDP 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。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.sendto()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">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。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.close()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">关闭套接字</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.getpeername()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.getsockname()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.setsockopt(level,optname,value)</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">设置给定套接字选项的值。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.getsockopt(level,optname[.buflen])</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">返回套接字选项的值。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.settimeout(timeout)</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">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()）</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.gettimeout()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">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。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.fileno()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">返回套接字的文件描述符。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.setblocking(flag)</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">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。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:275px;vertical-align:middle;height:52px;">s.makefile()</td> 
 <td style="width:600px;vertical-align:top;height:52px;">创建一个与该套接字相关连的文件</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 二、简单实例 ###

#### **1、服务端** ####

我们使用 socket 模块的 **socket** 函数来创建一个 socket 对象。socket 对象可以通过调用其他函数来设置一个 socket 服务。

完整代码如下：

# coding=utf-8
    
    # 导入 socket模块
    import socket
    
    # 创建 socket 对象
    server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    
    # 获取本地主机名
    host = socket.gethostname()
    
    port = 9999
    
    # 绑定端口号
    server.bind((host, port))
    
    
    server.listen(5)  # 等待客户端连接
    
    while True:
        # 建立客户端连接
        client, addr = server.accept()
    
        print("连接地址: %s" % str(addr))
    
        msg = '欢迎来我们的地盘！' + "\r\n"
        client.send(msg.encode('utf-8'))
        client.close()  # 关闭连接

#### **2、客户端** ####

接下来我们写一个简单的客户端实例连接到以上创建的服务。端口号为 9999。

**socket.connect(hosname, port )** 方法打开一个 TCP 连接到主机为 *hostname* 端口为 *port* 的服务商。连接后我们就可以从服务端获取数据，记住，操作完成后需要关闭连接。

完整代码如下：

# coding=utf-8
    
    import socket  # 导入 socket 模块
    
    # 创建 socket 对象
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 获取本地主机名
    host = socket.gethostname()
    
    # 设置端口号
    port = 9999
    
    # 连接服务，指定主机和端口
    s.connect((host, port))
    
    # 接收小于 1024 字节的数据
    msg = s.recv(1024)
    s.close()
    
    print(msg.decode('utf-8'))

*  现在我们打开两个终端，第一个终端执行 Server.py 文件：

![5887680fc2e41bd9d9f63188c21cf278.png][]

*  第二个终端执行 Client.py 文件：

![79593d1c40e13d6f254d69962a9b86e0.png][]

*  这时我们再打开第一个终端，就会看到有以下信息输出：

![9728bb484eb43c49d5824509779c2184.png][]

### 三、Python Internet 模块 ###

**Python 网络编程的一些重要模块：**

<table style=""> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="width:96px;vertical-align:top;height:52px;">协议</td> 
 <td style="width:276px;vertical-align:top;height:52px;">功能用处</td> 
 <td style="width:102px;vertical-align:top;height:52px;">端口号</td> 
 <td style="width:184px;vertical-align:top;height:52px;">Python 模块</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:96px;vertical-align:top;height:52px;">HTTP</td> 
 <td style="width:276px;vertical-align:top;height:52px;">网页访问</td> 
 <td style="width:102px;vertical-align:top;height:52px;">80</td> 
 <td style="width:184px;vertical-align:top;height:52px;">httplib, urllib, xmlrpclib</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:96px;vertical-align:top;height:52px;">NNTP</td> 
 <td style="width:276px;vertical-align:top;height:52px;">阅读和张贴新闻文章，俗称为"帖子"</td> 
 <td style="width:102px;vertical-align:top;height:52px;">119</td> 
 <td style="width:184px;vertical-align:top;height:52px;">nntplib</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:96px;vertical-align:top;height:52px;">FTP</td> 
 <td style="width:276px;vertical-align:top;height:52px;">文件传输</td> 
 <td style="width:102px;vertical-align:top;height:52px;">20</td> 
 <td style="width:184px;vertical-align:top;height:52px;">ftplib, urllib</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:96px;vertical-align:top;height:52px;">SMTP</td> 
 <td style="width:276px;vertical-align:top;height:52px;">发送邮件</td> 
 <td style="width:102px;vertical-align:top;height:52px;">25</td> 
 <td style="width:184px;vertical-align:top;height:52px;">smtplib</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:96px;vertical-align:top;height:52px;">POP3</td> 
 <td style="width:276px;vertical-align:top;height:52px;">接收邮件</td> 
 <td style="width:102px;vertical-align:top;height:52px;">110</td> 
 <td style="width:184px;vertical-align:top;height:52px;">poplib</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:96px;vertical-align:top;height:52px;">IMAP4</td> 
 <td style="width:276px;vertical-align:top;height:52px;">获取邮件</td> 
 <td style="width:102px;vertical-align:top;height:52px;">143</td> 
 <td style="width:184px;vertical-align:top;height:52px;">imaplib</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:96px;vertical-align:top;height:52px;">Telnet</td> 
 <td style="width:276px;vertical-align:top;height:52px;">命令行</td> 
 <td style="width:102px;vertical-align:top;height:52px;">23</td> 
 <td style="width:184px;vertical-align:top;height:52px;">telnetlib</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:96px;vertical-align:top;height:52px;">Gopher</td> 
 <td style="width:276px;vertical-align:top;height:52px;">信息查找</td> 
 <td style="width:102px;vertical-align:top;height:52px;">70</td> 
 <td style="width:184px;vertical-align:top;height:52px;">gopherlib, urllib</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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