網絡編程之Socket代碼實例

一、基本Socket例子

Server端：

# Echo server program
import socket

HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.bind((HOST, PORT))

sock_server.listen(1) #開始監聽，1代表在允許有一個連接排隊，更多的新連接連進來時就會被拒絕
conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有連接為止，有了一個新連接進來后，就會為這個請求生成一個連接對象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024個字節
        if not data: break #收不到數據，就break
        conn.sendall(data) #把收到的數據再全部返回給客戶端

Client端：

# Echo client program
import socket

HOST = 'localhost'    # The remote host
PORT = 50007              # The same port as used by the server

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect((HOST, PORT))
client.sendall(b'Hello, world')

data = client.recv(1024)

print('Received',data)

先啟動Server端，再啟動Client端，結果如下：

二、循環收發數據

第一次接觸就這么交待了，之說了一句話，感覺不夠過癮，如何實現更多的交互呢？簡單，只需要讓客戶端不斷的發，服務端不斷的收就可以了，寫個循環搞定。

Server端：

# Echo server program
import socket

HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.bind((HOST, PORT))

sock_server.listen(1) #開始監聽，1代表在允許有一個連接排隊，更多的新連接連進來時就會被拒絕
conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有連接為止，有了一個新連接進來后，就會為這個請求生成一個連接對象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024個字節
        print("server recv:",conn.getpeername(), data.decode())
        if not data: break #收不到數據，就break
        conn.sendall(data) #把收到的數據再全部返回給客戶端

Client端：

# Echo client program
import socket

HOST = 'localhost'    # The remote host
PORT = 50007              # The same port as used by the server

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect((HOST, PORT))

while True: 

    msg = input(">>>:").strip()
    if len(msg) == 0:continue

    client.sendall(msg.encode()) #發送用戶輸入的數據,必須是bytes模式

    data = client.recv(1024)

    print('Received',data.decode()) #收到服務器的響應后，decode一下

三、簡單聊天軟件

上面的例子，服務端只是將客戶端發來的再發送給客戶端，這哪叫聊天啊，這種事需要雙方配合，得讓服務端也能說話。

Server端：

import socket

HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.bind((HOST, PORT))

sock_server.listen(1) #開始監聽，1代表在允許有一個連接排隊，更多的新連接連進來時就會被拒絕
conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有連接為止，有了一個新連接進來后，就會為這個請求生成一個連接對象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024個字節
        print("recv from Alex:",conn.getpeername(), data.decode())
        if not data: break #收不到數據，就break

        response = input(">>>").strip()
        conn.send(response.encode())
        print("send to alex:",response)

Client不需要做更改，直接看結果：

以上的例子還是有bug，雙方只能一來一往的說話，如果你想來納許發2句話是不行的，會卡住。這是因為你發了一條消息后，就去調用recv方法接收服務器的響應了，再服務器端返回消息之前，這個recv(1024)方法是阻塞的，如果想允許此時還能再發消息給服務器端，就需要再單獨啟動一個線程，只負責發消息。

四、聊天軟件升級版

剛才在聊天的時候，服務端在服務客戶端的時候，其它人如果也想跟服務端連接是處於排隊狀態，然后等正在被服務的客戶端完事並斷開后，下一個人就跟上，但實際情況是客戶端一斷開，服務端也跟着斷了。

為什么會斷呢？引文服務端以下代碼的意思是，如果收不到數據，就跳出循環，就斷開了。

conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有連接為止，有了一個新連接進來后，就會為這個請求生成一個連接對象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024個字節
        print("recv from Alex:",conn.getpeername(), data.decode())

        if not data: break #收不到數據，就break ， 就是它干的

        response = input(">>>").strip()
        conn.send(response.encode())
        print("send to alex:",response)

想實現一個客戶端斷開后，可以立刻接入另外一個客戶端的話，怎么辦呢？只需要再在外層加個循環。

while True: #最外層loop 

    conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有連接為止，有了一個新連接進來后，就會為這個請求生成一個連接對象
    #為何把上面這句話也包含在循環里？
    print("來了個新客人",conn.getpeername() )

    with conn:
        print('Connected by', addr)
        while True:
            data = conn.recv(1024) #接收1024個字節
            print("recv from :",conn.getpeername(), data.decode())
            if not data: break #收不到數據，就break
            conn.send(data.upper())
            print("send to alex:",data)

break 跳出后就回到大while那層：

但是，有的人在重啟服務端時可能會遇到：

這是由於你的服務端仍然存在4次揮手的time_wait狀態，在占用地址（如果不懂，請深入研究：1、tcp三次握手，四次揮手。2、sun洪水攻擊。3、服務器高並發情況下會有大量的time_wait狀態的優化方法）

解決方法1：

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #一行代碼搞定，寫在bind之前
sock_server.bind((HOST, PORT))

解決方法2（用於Linux系統）：

發現系統存在大量TIME_WAIT狀態的連接，通過調整linux內核參數解決，
vi /etc/sysctl.conf

編輯文件，加入以下內容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30

然后執行 /sbin/sysctl -p 讓參數生效。

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示開啟SYN Cookies。當出現SYN等待隊列溢出時，啟用cookies來處理，可防范少量SYN攻擊，默認為0，表示關閉；

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示開啟重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用於新的TCP連接，默認為0，表示關閉；

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示開啟TCP連接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默認為0，表示關閉。

net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默認的 TIMEOUT 時間

五、UDP實例

UDP不需要經過3次握手和4次揮手，不需要提前建立連接，直接發數據就行。

Server端：

import socket
ip_port=('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE=1024
udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) #udp類型

udp_server_client.bind(ip_port)

while True:
    msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print("recv ",msg,addr)

    udp_server_client.sendto(msg.upper(),addr)

Client端：

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE = 1024
udp_server_client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

while True:
    msg=input('>>: ').strip()
    if not msg:continue
    udp_server_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)

    back_msg,addr = udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print(back_msg.decode('utf-8'),addr)

結果：

六、TCP  VS  UDP

1、TCP基於鏈接通信

• 基於鏈接，則需要listen(backlog)，指定連接池的大小。
• 基於鏈接，必須先運行服務端，然后再由客戶端發起鏈接請求。
• 對於mac系統：如果一端斷開了鏈接，那另外一端的鏈接也跟着完蛋，recv將不會阻塞，接收到的是空（解決方法：服務端通信循環內加異常處理，捕捉到異常后就break通訊循環）
• 對於windows/Linux系統：如果一端斷開了鏈接，那另外一端的鏈接也跟着完蛋，recv將不會阻塞，收到的是空（解決方法：服務端通信循環內加異常處理，捕捉到異常后就break通訊循環）

2、UDP無鏈接

• 無鏈接，因而無需listen(backlog)，更加沒有什么連接池之說了。
• 無鏈接，UDP的sendinto不用管是否有一個正在運行的服務端，可以己端一個勁地發消息，只不過數據會丟失。
• recvfrom收的數據小於sendinto發送的數據時，在mac和Linux系統上數據直接丟失，在windows系統則會直接報錯。
• 只有sendinto發送數據沒有recvfrom收數據，則數據丟失。