淺析Python中的套接字編程

一、為什么使用套接字

套接字是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。它們使在兩個不同程序或設(shè)備之間的信息傳輸成為可能。例如，當(dāng)您打開瀏覽器時，您作為客戶端正在與服務(wù)器建立連接以進(jìn)行信息傳輸。

在深入探討這種通信之前，讓我們首先弄清楚這些插座的確切含義。

二、什么是套接字

一般而言，套接字是為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)而構(gòu)建的內(nèi)部端點(diǎn)。單個網(wǎng)絡(luò)將具有兩個套接字，每個通信設(shè)備或程序一個。這些套接字是IP地址和端口的組合。根據(jù)所使用的端口號，單個設(shè)備可以具有n個插槽。不同的端口可用于不同類型的協(xié)議。請看以下圖像，以了解有關(guān)一些常見端口號和相關(guān)協(xié)議的更多信息：

現(xiàn)在您已經(jīng)了解了套接字的概念，現(xiàn)在讓我們看一下Python的Socket模塊

三、如何在Python中實(shí)現(xiàn)Socket編程

要使用Python實(shí)現(xiàn)Socket編程，您將需要導(dǎo)入socket模塊或框架。該模塊由創(chuàng)建套接字并幫助它們彼此關(guān)聯(lián)所需的內(nèi)置方法組成。

一些重要的方法如下：

既然您已經(jīng)了解了套接字模塊的重要性，那么讓我們繼續(xù)看一下它如何為Python中的套接字編程創(chuàng)建服務(wù)器和客戶端。

四、什么是服務(wù)器

服務(wù)器可以是程序，計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ糜诠芾砭W(wǎng)絡(luò)資源的設(shè)備。服務(wù)器可以在同一臺設(shè)備或計(jì)算機(jī)上，也可以在本地連接到其他設(shè)備和計(jì)算機(jī)，甚至可以遠(yuǎn)程連接。有各種類型的服務(wù)器，例如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，打印服務(wù)器等。

服務(wù)器通常使用諸如socket.socket（），socket.bind（），socket.listen（）等方法來建立連接并綁定到客戶端。現(xiàn)在，讓我們編寫一個程序來創(chuàng)建服務(wù)器?？紤]以下示例：

例子：

import socket
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((socket.gethostname(),1234))          
#port number can be anything between 0-65535(we usually specify non-previleged ports which are > 1023)
s.listen(5)
 
while True:
    clt,adr=s.accept()
    print(f"Connection to {adr}established")  
   #f string is literal string prefixed with f which 
   #contains python expressions inside braces
    clt.send(bytes("Socket Programming in Python","utf-8 ")) #to send info to clientsocket

如您所見，創(chuàng)建套接字的第一個必要條件是導(dǎo)入套接字模塊。之后，使用socket.socket（）方法創(chuàng)建服務(wù)器端套接字。

NOTE：

AF_INET是指Internet上的地址，它需要一對（主機(jī)，端口），其中主機(jī)可以是某個特定網(wǎng)站的URL或它的地址，并且端口號是整數(shù)。SOCK_STREAM用于創(chuàng)建TCP協(xié)議。

bind（）方法接受兩個參數(shù)作為元組（主機(jī)，端口）。但是，最好使用4位數(shù)字的端口號，因?yàn)橥ǔＵ加幂^小的端口號。listen（）方法允許服務(wù)器接受連接。在這里，5是同時出現(xiàn)的多個連接的隊(duì)列。此處可以指定的最小值為0（如果您提供較小的值，則將其更改為0）。如果未指定任何參數(shù)，則采用默認(rèn)的合適參數(shù)。

在while循環(huán)允許接受連接永遠(yuǎn)?！?clt”和“ adr”是客戶端對象和地址。print語句僅打印出客戶端套接字的地址和端口號。最后，clt.send用于發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在我們的服務(wù)器已經(jīng)準(zhǔn)備好了，讓我們繼續(xù)前進(jìn)到客戶端。

五、什么是客戶端

客戶端是從服務(wù)器接收信息或服務(wù)的計(jì)算機(jī)或軟件。在客戶端服務(wù)器模塊中，客戶端從服務(wù)器請求服務(wù)。最好的例子是Web瀏覽器，例如Google Chrome，F(xiàn)irefox等。這些Web瀏覽器向Web服務(wù)器請求用戶指示的所需網(wǎng)頁和服務(wù)。其他示例包括在線游戲，在線聊天等。

現(xiàn)在讓我們看一下如何用Python編程語言編寫客戶端程序：

例子：

import socket
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((socket.gethostname(), 2346))
msg=s.recv(1024)
print(msg.decode("utf-8"))

第一步是導(dǎo)入套接字模塊，然后創(chuàng)建套接字，就像創(chuàng)建服務(wù)器時一樣。然后，要在客戶端-服務(wù)器之間創(chuàng)建連接，您需要通過指定（主機(jī)，端口）使用connect（）方法。

注意：當(dāng)客戶端和服務(wù)器位于同一臺計(jì)算機(jī)上時，將使用gethostname。（LAN –本地IP / WAN –公用IP）

在這里，客戶端希望從服務(wù)器接收一些信息，為此，您需要使用recv（）方法，并且該信息存儲在另一個變量msg中。請記住，傳遞的信息將以字節(jié)為單位，并且在上述程序的客戶端中，一次傳輸最多可接收1024個字節(jié)（緩沖區(qū)大?。??？梢灾付ㄈ我鈹?shù)量，具體取決于傳輸?shù)男畔⒘俊?/p>

最后，正在傳輸?shù)南?yīng)進(jìn)行解碼和打印。

既然您已經(jīng)知道如何創(chuàng)建客戶端-服務(wù)器程序，那么讓我們繼續(xù)看看如何執(zhí)行它們。

5.1、Echo Client-Server

要執(zhí)行這些程序，請打開命令提示符，進(jìn)入創(chuàng)建了客戶端和服務(wù)器程序的文件夾，然后鍵入：

py server.py（在這里，server.py是服務(wù)器的文件名，您也可以使用py -3.7 server.py）

完成此操作后，服務(wù)器將開始運(yùn)行。要執(zhí)行客戶端，請打開另一個cmd窗口，然后鍵入：

py client.py（此處，client.py是客戶端的文件名）

輸出（服務(wù)器）：

（客戶）

讓我們通過將緩沖區(qū)大小減小到7來嘗試相同的程序，然后看看我們得到什么輸出：
輸出：

如您所見，連接在傳輸7個字節(jié)后終止。但這是一個問題，因?yàn)槟形词盏酵暾男畔?，并且連接已關(guān)閉。讓我們繼續(xù)解決這個問題。

5.2、Multiple Communications

為了使連接一直持續(xù)到客戶端收到完整的信息，可以使用while循環(huán)：

例子：

import socket
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((socket.gethostname(), 2346))
while True:
msg=s.recv(7)
print(msg.decode("utf-8"))

完成此操作后，每次傳輸將以7個字節(jié)的形式接收完整的消息。

但是這一次，如您所見，連接不會終止，您也不知道何時會發(fā)生連接。除此之外，如果您實(shí)際上不知道客戶端將從服務(wù)器接收到的消息或信息有多大，該怎么辦。在這種情況下，您實(shí)際上可以在客戶端使用以下代碼：

例子：

complete_info=''
while True:
    msg = s.recv(7)  
    if len(msg)=0:
        break
    complete_info += msg.decode("utf-8")
print(complete_info)

在服務(wù)器端，使用close（）方法，如下所示：

clt.close()

輸出如下圖所示：

輸出：

上面的代碼塊所做的全部工作是，檢查信息的大小，并一次將其打印在兩個字節(jié)的緩沖區(qū)中，再在完成連接后將其關(guān)閉。

六、傳輸Python對象

直到這里，您才有了傳輸字符串的訣竅。但是，Python中的套接字編程也允許您傳輸Python對象。這些對象可以是集合，元組，字典等任何對象。要實(shí)現(xiàn)此目的，您將需要導(dǎo)入Python的pickle模塊。

6.1、Python pickle模塊

當(dāng)您實(shí)際上在python中序列化或反序列化對象時，Python pickle模塊就會出現(xiàn)。讓我們看一個小例子，

例子：

import pickle
 
mylist=[1,2,'abc']
mymsg = pickle.dumps(mylist) 
print(mymsg)

輸出：

b'x80x03] qx00（Kx01Kx02Xx03x00x00x00abcqx01e。

如您所見，在上面的程序中，使用pickle模塊的dumps（）函數(shù)對'mylist'進(jìn)行了序列化。還要注意，輸出以“ b”開頭，這意味著它已轉(zhuǎn)換為字節(jié)。在套接字編程中，可以實(shí)現(xiàn)此模塊以在客戶端和服務(wù)器之間傳輸python對象。

6.2、如何使用pickle模塊傳遞python對象結(jié)構(gòu)

當(dāng)您將泡菜與套接字一起使用時，您絕對可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸任何內(nèi)容。讓我們寫下服務(wù)器端和客戶端對應(yīng)項(xiàng)，以將列表從服務(wù)器傳輸?shù)娇蛻舳耍?/p>

服務(wù)器端：

import socket
import pickle
 
a=10
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((socket.gethostname(), 2133))        #binding tuple
s.listen(5)
while True:
    clt , adr = s.accept()
    print(f"Connection to {adr}established")
 
    m={1:"Client", 2:"Server"}
    mymsg = pickle.dumps(m)  #the msg we want to print later
    mymsg = {len(mymsg):{a}}"utf-8") + mymsg
    clt.send(mymsg)

在這里，m是一個字典，它基本上是一個python對象，需要從服務(wù)器發(fā)送到客戶端。這是通過首先使用dumps（）序列化對象，然后將其轉(zhuǎn)換為字節(jié)來完成的。現(xiàn)在讓我們寫下客戶端對應(yīng)的內(nèi)容：

客戶端：

import socket
import pickle
a=10
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((socket.gethostname(), 2133))
 
while True:
    complete_info = b''
    rec_msg = True
    while True:
        mymsg = s.recv(10)
       if rec_msg:
            print(f"The length of message = {mymsg[:a]}")
            x = int (mymsg[:a ] )
            rec_msg = False
            complete_info += mymsg
            if len(complete_info)-a == x:
            print("Recieved the complete info")
            print(complete_info[a:])
            m = pickle.loads(complete_info[a:])
            print(m)
            rec_msg = True
complete_info = b''
print(complete_info)

第一個while循環(huán)將幫助我們跟蹤完整消息（complete_info）以及正在使用緩沖區(qū)接收的消息（rec_msg）。通過設(shè)置rec_設(shè)置消息，然后，在接收消息時，我所做的就是打印每個消息，并在大小為10的緩沖區(qū)中接收該消息。此大小可以是任何值，具體取決于您的個人選擇。

然后，如果收到的消息等于完整的消息，那么我只是將消息打印為已接收的完整信息，然后使用loads（）將消息反序列化。上面程序的輸出如下：

這使我們結(jié)束了有關(guān)使用Socket進(jìn)行編程的本文的結(jié)尾。希望您能清楚地理解所有概念。

以上就是淺析Python中的套接字編程的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Python套接字編程的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！