python+socket實現網絡信息交互及文件傳輸

Socket

網絡上的兩個程序通過一個雙向的通信連接實現數據的交換，這個連接的一端稱為一個socket。

Socket又稱"套接字"，應用程序通常通過"套接字"向網絡發出請求或者應答網絡請求，使主機間或者一台計算機上的進程間可以通訊。

Python 提供了兩個級別訪問的網絡服務。：

• 低級別的網絡服務支持基本的 Socket，它提供了標准的 BSD Sockets API，可以訪問底層操作系統Socket接口的全部方法。
• 高級別的網絡服務模塊 SocketServer， 它提供了服務器中心類，可以簡化網絡服務器的開發。

注意：以下實例中全部使用本地局域網 若想實現外網傳輸 在有路由器的情況下需首先向運營商申請公網動態ip 然后添加內網映射等操作

 

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socket()函數

Python 中，我們用 socket（）函數來創建套接字，語法格式如下：

import socket
socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None)#所給即為默認參數

參數

family:

• socket.AF_INET      IPv4(默認)
• socket.AF_INET6    IPv6
• socket.AF_UNIX      只能夠用於單一的Unix系統進程間通信

type: 

• socket.SOCK_STREAM　　　流式socket, for TCP (默認)
• socket.SOCK_DGRAM　　　  數據報式socket, for UDP
• socket.SOCK_RAW　　　       原始套接字
• socket.SOCK_RDM　　　　   可靠UDP形式
• socket.SOCK_SEQPACKET    可靠的連續數據包服務

protocol:

• 0：默認，可以省略
• CAN_RAW或CAN_BCM：地址族為AF_CAN時

Socket 對象(內建)方法

函數	描述
服務器端套接字
s.bind()	綁定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元組（host,port）的形式表示地址。
s.listen()	開始TCP監聽。backlog指定在拒絕連接之前，操作系統可以掛起的最大連接數量。該值至少為1，大部分應用程序設為5就可以了。
s.accept()	被動接受TCP客戶端連接,(阻塞式)等待連接的到來
客戶端套接字
s.connect()	主動初始化TCP服務器連接，。一般address的格式為元組（hostname,port），如果連接出錯，返回socket.error錯誤。
s.connect_ex()	connect()函數的擴展版本,出錯時返回出錯碼,而不是拋出異常
公共用途的套接字函數
s.recv()	接收TCP數據，數據以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大數據量。flag提供有關消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send()	發送TCP數據，將string中的數據發送到連接的套接字。返回值是要發送的字節數量，該數量可能小於string的字節大小。
s.sendall()	完整發送TCP數據，完整發送TCP數據。將string中的數據發送到連接的套接字，但在返回之前會嘗試發送所有數據。成功返回None，失敗則拋出異常。
s.recvfrom()	接收UDP數據，與recv()類似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收數據的字符串，address是發送數據的套接字地址。
s.sendto()	發送UDP數據，將數據發送到套接字，address是形式為（ipaddr，port）的元組，指定遠程地址。返回值是發送的字節數。
s.close()	關閉套接字
s.getpeername()	返回連接套接字的遠程地址。返回值通常是元組（ipaddr,port）。
s.getsockname()	返回套接字自己的地址。通常是一個元組(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)	設置給定套接字選項的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])	返回套接字選項的值。
s.settimeout(timeout)	設置套接字操作的超時期，timeout是一個浮點數，單位是秒。值為None表示沒有超時期。一般，超時期應該在剛創建套接字時設置，因為它們可能用於連接的操作（如connect()）
s.gettimeout()	返回當前超時期的值，單位是秒，如果沒有設置超時期，則返回None。
s.fileno()	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)	如果flag為0，則將套接字設為非阻塞模式，否則將套接字設為阻塞模式（默認值）。非阻塞模式下，如果調用recv()沒有發現任何數據，或send()調用無法立即發送數據，那么將引起socket.error異常。
s.makefile()	創建一個與該套接字相關連的文件

 

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簡單的信息交互實例（tcp）：

服務端  socket_server.py

import socket

#默認tcp方式傳輸
sk=socket.socket()
#綁定IP與端口
ip_port=('127.0.0.1',8888)
#綁定監聽
sk.bind(ip_port)
#最大連接數
sk.listen(5)
#不斷循環 接受數據
while True:
    #提示信息
    print("正在等待接收數據。。。。")
    #接受數據  連接對象與客戶端地址
    conn, address = sk.accept()
    #定義信息
    msg = "連接成功"
    #返回信息
    #注意 python3.x以上，網絡數據的發送接收都是byte類型
    #如果發送的數據是str型，則需要編碼
    conn.send(msg.encode())
    #不斷接收客戶端發來的消息
    while True:
        #接收客戶端消息
        data = conn.recv(1024)
        print(data.decode())
        #接收到退出指令
        if data == b'exit':
            break
        #處理客戶端信息 本實例直接將接收到的消息重新發回去
        conn.send(data)
    #主動關閉連接
    conn.close()

客戶端  socket_client.py

import socket

#服務端為tcp方式，客戶端也采用tcp方式  默認參數即為tcp
client = socket.socket()
#訪問的服務器的ip和端口
ip_port=('127.0.0.1',8888)
#連接主機
client.connect(ip_port)
#定義發送消息循環
while True:
    # 接受主機信息   每次接收緩沖區1024個字節
    data = client.recv(1024)
    # 打印接受的數據
    print(data.decode())
    msg_input = input("請輸入發送的消息：")
    client.send(msg_input.encode())
    if msg_input == 'exit':
        break

運行結果：

服務端

客戶端

但是這種tcp方式我們可以發現一次只能有一個客戶端在運行，我們可以使用更強大的socketserver包來實現非堵塞型tcp連接

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非堵塞型信息交互實例（tcp）

相對於上面堵塞型實例，我們僅需要修改服務端文件即可實現多個客戶端與服務端信息交互

socket_server_tcp2.py

#非阻塞模塊
import socketserver

#首先我們需要定義一個類
class MySocketServer(socketserver.BaseRequestHandler):
    #首先執行setup方法，然后執行handle方法，最后執行finish方法
    #如果handle方法報錯，則會跳過
    #setup與finish無論如何都會執行
    #一般只定義handle方法即可
    def setup(self):
        pass

    def handle(self):
        #定義連接變量
        conn=self.request
        # 提示信息
        print("連接成功")
        #發送消息定義
        msg="Hello World!"
        #發送消息
        conn.send(msg.encode())
        #進入循環 不斷接收客戶端消息
        while True:
            #接收客戶端消息
            data=conn.recv(1024)
            #打印消息
            print(data.decode())
            if data==b'exit':
                break
            conn.send(data)
        conn.close()

    def finish(self):
        pass

if __name__=='__main__':
    # 提示信息
    print("正在等待接收數據。。。。")
    #創建多線程實例
    server=socketserver.ThreadingTCPServer(("127.0.0.1",8888),MySocketServer)
    #開啟異步多線程，等待連接
    server.serve_forever()

接着我們可以測試，首先運行socket_server_tcp2.py，然后發現現在可以同時運行多個socket_client.py與服務端進行通信

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UDP通信實例

總所周知UDP是不可靠的傳輸協議 

服務端socket_server_udp.py

import socket

#創建實例  並指定udp參數
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
#定義綁定的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',8888)
#綁定監聽
sk.bind(ip_port)
print("正在等待接收數據")
#循環接收數據
while True:
    #接收數據
    data = sk.recv(1024)
    #打印數據
    print(data.decode())

客戶端socket_client_udp

import socket

#實例化對象
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
#定義需要連接的的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',8888)
#循環輸入數據
while True:
    #輸入發送的信息
    msg_input = input("請輸入發送的消息：")
    # 接收到退出指令
    if msg_input == b'exit':
        break
    #與tcp不同 udp使用sendto函數來發送消息
    sk.sendto(msg_input.encode(),ip_port)
sk.close()

結果：

服務端

客戶端

 

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文件傳輸實例：

文件傳輸其實就是比信息交互多了文件IO操作

文件接收端（服務端）file_receive.py：

import socket

#實例化
sk = socket.socket()
#定義連接的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
#綁定端口
sk.bind(ip_port)
#最大連接數
sk.listen(5)
#進入循環接收數據
conn, address = sk.accept()
print("文件接收開始")
while True:
    with open('file','ab') as f:
        #接收數據
        data = conn.recv(1024)
        if data == b'quit':
            break
        #寫入文件
        f.write(data)
        #接受完成標志
        conn.send('success'.encode())
print("文件接收完成")
#關閉連接
sk.close()

文件發送端（客戶端）file_send.py：

import socket

#實例化
sk = socket.socket()
#定義連接的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
#服務器連接
sk.connect(ip_port)
#文件上傳
#打開文件
with open('D:\pythonwork\socket\socket_server_tcp2.py','rb') as f:
    #按每一段分割文件上傳
    for i in f:
        sk.send(i)
        #等待接收完成標志
        data=sk.recv(1024)
        #判斷是否真正接收完成
        if data != b'success':
            break
#給服務端發送結束信號
sk.send('quit'.encode())

進行測試，首先運行file_receive.py 然后運行file_send.py 可以發現文件傳輸成功

打開file文件 可以發現寫入成功 這就實現了簡單的文件傳輸操作