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对于pythonsocket编程的初探

来源:动视网 责编:小采 时间:2020-11-27 14:27:54
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对于pythonsocket编程的初探

对于pythonsocket编程的初探:socket编程步骤服务端创建一个socket,绑定地址和端口,然后监听端口上传入的连接,一旦有连接进来,就通过accept函数接收传入的连接。客户端也是创建一个socket。绑定远程地址和端口,然后建立连接,发送数据。服务端socket下面通过一段实例代码来详细说明
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导读对于pythonsocket编程的初探:socket编程步骤服务端创建一个socket,绑定地址和端口,然后监听端口上传入的连接,一旦有连接进来,就通过accept函数接收传入的连接。客户端也是创建一个socket。绑定远程地址和端口,然后建立连接,发送数据。服务端socket下面通过一段实例代码来详细说明


socket编程步骤

服务端创建一个socket,绑定地址和端口,然后监听端口上传入的连接,一旦有连接进来,就通过accept函数接收传入的连接。

客户端也是创建一个socket。绑定远程地址和端口,然后建立连接,发送数据。

服务端socket

下面通过一段实例代码来详细说明 服务端 socker_server.py

import socket
import sys

HOST = "127.0.0.1" 
PORT = 10000 
s = None
for res in socket.getaddrinfo(HOST, PORT, socket.AF_UNSPEC,
 socket.SOCK_STREAM, 0, socket.AI_PASSIVE):
 af, socktype, proto, canonname, sa = res
 try:
 s = socket.socket(af, socktype, proto)
 except socket.error as msg:
 s = None
 continue
 try:
 s.bind(sa)
 s.listen(5)
 except socket.error as msg:
 s.close()
 s = None
 continue
 break
if s is None:
 print 'could not open socket'
 sys.exit(1)
conn, addr = s.accept()
print 'Connected by', addr
while 1:
 data = conn.recv(1024)
 if not data: break
 conn.send(data)
conn.close()

首先我们通过socket.getaddrinnfo函数将host/port转换成一个包含5元组的序列。这个5元组包含我们创建一个socket连接所需要的所有必要参数。返回的5元组分别是 (family, sockettype, proto, canonname, sockaddr)

family 地址簇,用与socket()函数的第一个参数。主要有以下几个

socket.AF_UNIX 用与单一机器下的进程通信
socket.AF_INET 用与服务器之间相互通信,通常都用这个。
socket.AF_INET6 支持IPv6
sockettype socket类型,用与socket()函数的第二个参数,常用的有

socket.SOCK_STREAM 默认,用于TCP协议
socket.SOCK_DGRAM 用于UDP协议
proto 协议,用于socket()函数的第三个参数。 getaddrinnfo函数会根据地址格式和socket类型,返回合适的协议

canonname 一个规范化的host name。

sockaddr 描述了一个socket address .是一个二元组,主要用于bind()和connect()函数

接下来创建一个socket对象,传入getaddrinnfo函数返回的af,sockettype,proto。

s = socket.socket(af, socktype, proto)

然后绑定我的socket address

s.bind(sa)

开启监听模式

s.listen(5)

listen函数会监听连接到socket上的连接,参数表示在拒绝连接之前系统可以挂起的最大连接队列数量为5。这些连接还没有被accept处理。数量不能无限大,通常指定5。

一旦我们监听到了连接,就会调用accept函数接收连接

conn, addr = s.accept()

accept函数返回一个二元组,conn是一个新的socket对象,用来接收和发送数据。addr表示另一端的socket地址。

接下来我们就可以用conn对象发送和接收数据了

 data = conn.recv(1024) # 接收数据, 这里指定一次最多接收的字符数量为1024
 conn.send(data) # 发送数据

这里我们接收到一个连接socket就会停止运行,所以如果要循环连接的话,将accept函数放入到一个死循环里。

客户端socket

客户端socket编程相对比较简单,通过connect和服务端建立连接之后,就可以相互通信了。socket_client.py如下

for res in socket.getaddrinfo(HOST, PORT, socket.AF_UNSPEC, socket.SOCK_STREAM):
 af, socktype, proto, canonname, sa = res
 try:
 s = socket.socket(af, socktype, proto)
 except socket.error as msg:
 s = None
 continue
 try:
 s.connect(sa)
 except socket.error as msg:
 s.close()
 s = None
 continue
 break
if s is None:
 print 'could not open socket'
 sys.exit(1)
s.sendall('Hello, world')
data = s.recv(1024)
s.close()
print 'Received', repr(data)

以上主要是针对TCP流数据的socket编程。对于UDP协议的数据,处理略有不同。譬如发送接收UDP数据包处理函数为:

socket.sendto(string, flags, address)
socket.recvfrom(bufsize[, flags]) #返回(string, address),string是返回的数据,address是发送方的socket地址

SocketServer模块

python中网络编程除了socket模块还提供了SocketServer模块,这一模块主要是对socket模块进行了封装,将socket的对象的创建,绑定,连接,接收,发送,关闭都封装在里面,大大简化了网络服务的编程。

此模块提供了以下2个主要的网络服务类,用于创建相应的套接字流

TCPServer 创建TCP协议的套接字流

UDPServer 创建UDP协议的套接字流

我们有了套接字流对象,还需要一个请求处理类。SocketServer模块提供了请求处理类有BaseRequestHandler,以及它的派生类StreamRequestHandler和DatagramRequestHandler。所以只要继承这3个类中的一个,然后重写handle函数,此函数将用来处理接收到的请求。下面看一个服务端的代码示例

import SocketServer

class MyTCPHandler(SocketServer.StreamRequestHandler):
 """创建请求处理类,重写handle方法。此外也可以重写setup()和finish()来做一些请求处理前和处理后的一些工作"""
 def handle(self):
 # self.request is the TCP socket connected to the client
 self.data = self.request.recv(1024).strip()
 print "{} wrote:".format(self.client_address[0])
 print self.data
 # just send back the same data, but upper-cased
 self.request.sendall(self.data.upper())

if __name__ == "__main__":
 HOST, PORT = "localhost", 10000

 server = SocketServer.TCPServer((HOST, PORT), MyTCPHandler)

 # Activate the server; this will keep running until you
 # interrupt the program with Ctrl-C
 # server.shutdown()
 server.serve_forever() # 一直循环接收请求
 # server.handle_request() # 只处理一次请求就退出

看着是不是代码简单了很多,而且SocketServer模块内部使用了多路复用IO技术,可以实现更好的连接性能。看serve_forever函数的源代码用到了select模块。通过传入socket对象调用select.select()来监听socket对象的文件描述符,一旦发现socket对象就绪,就通知应用程序进行相应的读写操作。源代码如下:

def serve_forever(self, poll_interval=0.5):
 """Handle one request at a time until shutdown.

 Polls for shutdown every poll_interval seconds. Ignores
 self.timeout. If you need to do periodic tasks, do them in
 another thread.
 """
 self.__is_shut_down.clear()
 try:
 while not self.__shutdown_request:
 # XXX: Consider using another file descriptor or
 # connecting to the socket to wake this up instead of
 # polling. Polling reduces our responsiveness to a
 # shutdown request and wastes cpu at all other times.
 r, w, e = _eintr_retry(select.select, [self], [], [],
 poll_interval)
 if self in r:
 self._handle_request_noblock()
 finally:
 self.__shutdown_request = False
 self.__is_shut_down.set()

即使使用了select技术,TCPServer,UDPServer处理请求仍然是同步的,意味着一个请求处理完,才能处理下一个请求。但SocketServer模块提供了另外2个类用来支持异步的模式。

ForkingMixIn 利用多进程实现异步

ThreadingMixIn 利用多线程实现异步

看名字就知道使用了mixin模式。而mixin模式可以通过多继承来实现,所以通过对网络服务类进行多继承的方式就可以实现异步模式

class ThreadedTCPServer(SocketServer.ThreadingMixIn, SocketServer.TCPServer):
 pass

针对ThreadindMixIn,实现异步的原理也就是在内部对每个请求创建一个线程来处理。看源码

def process_request(self, request, client_address):
 """Start a new thread to process the request."""
 t = threading.Thread(target = self.process_request_thread,
 args = (request, client_address))
 t.daemon = self.daemon_threads
 t.start()

下面提供一个异步模式的示例

import socket
import threading
import SocketServer

class ThreadedTCPRequestHandler(SocketServer.BaseRequestHandler):

 def handle(self):
 data = self.request.recv(1024)
 cur_thread = threading.current_thread()
 response = "{}: {}".format(cur_thread.name, data)
 self.request.sendall(response)

class ThreadedTCPServer(SocketServer.ThreadingMixIn, SocketServer.TCPServer):
 pass

def client(ip, port, message):
 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 sock.connect((ip, port))
 try:
 sock.sendall(message)
 response = sock.recv(1024)
 print "Received: {}".format(response)
 finally:
 sock.close()

if __name__ == "__main__":
 # Port 0 means to select an arbitrary unused port
 HOST, PORT = "localhost", 0

 server = ThreadedTCPServer((HOST, PORT), ThreadedTCPRequestHandler)
 ip, port = server.server_address

 # Start a thread with the server -- that thread will then start one
 # more thread for each request
 server_thread = threading.Thread(target=server.serve_forever)
 # Exit the server thread when the main thread terminates
 server_thread.daemon = True
 server_thread.start()
 print "Server loop running in thread:", server_thread.name

 client(ip, port, "Hello World 1")
 client(ip, port, "Hello World 2")
 client(ip, port, "Hello World 3")

 server.shutdown()
 server.server_close()

以上是本人对socket相关的理解,有什么不当或错误之处,还请指出。

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对于pythonsocket编程的初探

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