【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 )

喜欢ヅ旅行 2023-10-14 08:39 142阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、Socket 套接字简介
 *   *  1、Socket 套接字概念
     *  2、Socket 套接字类型
     *  3、Socket 套接字使用步骤
     *  4、Socket 套接字服务端与客户端
 *  二、Socket 服务端与客户端开发
 *   *  1、服务端
     *  2、客户端
     *  3、执行结果

## 一、Socket 套接字简介 ##

--------------------

### 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 ;

![在这里插入图片描述][2fb798b1a2014d679c066bed7c28822b.png]

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 ##

--------------------

### 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

*  **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))

*  **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()

*  **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"))

*  **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()

**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}')

### 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()

*  **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))

*  **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())

*  **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()

**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")

### 3、执行结果 ###

先启动服务器端 :

![在这里插入图片描述][ae4bb428cc274811b22464bd46174749.png]

启动客户端 :  
![在这里插入图片描述][6deea27b9c8e49a28c702f26b33590e7.png]  
此时服务器端信息如下 :  
![在这里插入图片描述][be046e272f044cc7853ec893712730f3.png]  
客户端中断输入 1 :

![在这里插入图片描述][c9d4a2e93e2a4e9cb8f8104ed4d2aeb1.png]  
服务器端效果 :  
![在这里插入图片描述][3aa638114b784e8481a16bddfd392a75.png]

客户端继续输入信息 :  
![在这里插入图片描述][18a778ca1c384cc694f5a4e12c0aab9f.png]  
服务器端信息如下 :  
![在这里插入图片描述][22fed95284224f0ca74ace1c07e17578.png]

客户端输入 quit 关闭连接 :

![在这里插入图片描述][8decc636b1c94c3da8e74e9fbd922e5f.png]

服务器端对应的数据 :

![在这里插入图片描述][453149901aaa4bb3abb45e95f1003914.png]

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