对于python socket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 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unix进程通信，有什么不当或错误之处，还请指出。

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（编辑：应用网_常德站长网）

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