44網絡編程_socket_TCP

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目錄

socket，套接字：... 1

TCP編程：... 2

TCP服務器端編程步驟：... 3

群聊程序，TCP實現：... 5

makefile：... 7

TCP客戶端編程步驟：... 10

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socket，套接字：

py中提供socket.py標準庫，非常底層的接口庫；

socket是一種通用的網絡編程接口；

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協議族：

AF，address family，用于sock=socket.socket()第一個參數；

AF_NET，ipv4；

AF_NET6，ipv6；

AF_UNIX，unix domain socket，win沒有這個；

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socket類型：

socket.SOCK_STREAM，面向連接的流套接字，默認值TCP協議，如sock=socket.socket(type=socket.SOCK_STREAM或sock=socket.socket())均取默認；

socket.SOCK_DGRAM，無連接的數據報文套接字，UDP協議，如sock=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)；

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TCP編程：

socket編程，需要兩端，一般需要一個服務端server，一個客戶端client；

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C/S模型，C/S編程；

B/S，B/S編程，本質上是C/S，是種特殊的C/S，要支持http、html（h6）、css、js、聲音、視頻等；只做B即web前端開發；

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TCP服務器端編程步驟：

創建socket對象，socket(family=AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None)；

綁定ip和port，bind()方法；ipv4地址為一個二元組('ip',port)；

開始監聽，將在指定的ip和port上監聽，listen()方法；

獲取用于傳送數據的socket對象：

???????? accept()，阻塞等待客戶端建立連接，返回一個新的socket對象和客戶端地址（ipv4為二元組地址，遠程客戶端的地址），如accept() -> (socket object, address info)；

???????? recv(bufsize[,flags])，接收數據，使用緩沖區接收數據；

???????? send(bytes)，發送數據；

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生產中編程時不會用這么底層的模塊，當前使用是用于理解socket；

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sock=socket.socket()

ip='127.0.0.1'

port=9999

addr=(ip,port)

sock.bind(addr)

sock.lienten()

conn,addrinfo=sock.accept()

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conn.recv(bufsize[,flag])，獲取數據，默認是阻塞方式，TCP接收數據；

conn.recvfrom(bufsize[,flag])，獲取數據，返回一個二元組(bytes,address)，UDP接收數據；

conn.recv_into(buffer[,nbytes][,flag]])，獲取到nbytes的數據后，存儲到buffer中；如果nbytes沒有指定或0，將buffer大小的數據存入buffer中；返回接收的字節數；

conn.recvfrom_into(buffer[,nbytes[,flags]])，獲取數據，返回一個二元組(bytes,address)到buffer中；

conn.send(bytes[,flags])，TCP發送數據；

conn.sendall(bytes[,flags])，TCP發送全部數據，成功返回None，本質上調的是send()；

conn.sendto(string[,flag],address)，UDP發送數據；

conn.sendfile(file,offset=0,count=None)，發送一個文件直至EOF，使用高性能的os的sendfile機制，返回發送的字節數；win不支持sendfile，不是普通文件時，用send()發送文件；offset指起始位置；3.5版開始；

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conn.getpeername()，返回連接套接字的遠程地址，返回值通常是元組(ipaddr,port)；

conn.getsockname()，返回套接字自己的地址，通常是元組(ipaddr,port)；

conn.setblocking(flag)，默認值True阻塞；False或0非阻塞，通常將套接字設為非阻塞，非阻塞模式下，如果調用recv()沒有發現任何數據，或調用send()無法立即發送數據，將引起socket.error異常；Set the socket to blocking (flag is true) or non-blocking (false). setblocking(True) is equivalent to settimeout(None);setblocking(False) is equivalent to settimeout(0.0).；

conn.settimeout(value)，設置套接字操作的超時期，timeout是一個浮點數，單位s，值為None表示沒有超時期；一般，超時期應在剛創建套接字時設置，因為它們可能用于連接的操作，如connect()；

conn.setsockopt(level,optname,value)，設置套接字選項的值，如緩沖區大小等；具體看help有很多選項，不同OS不同version都不盡相同；

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例：

sock = socket.socket()?? #步驟1，均取默認，family=AF_NET,type=SOCK_STREAM

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ip = '192.168.7.144'?? #點分四段表示

port = 9999

addr = (ip, port)

sock.bind(addr)?? #步驟2

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sock.listen()?? #步驟3

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# s1 = socket.socket()

# s1.bind(addr)?? #OSError: [WinError 10048] 通常每個套接字地址(協議/網絡地址/端口)只允許使用一次

# s1.listen()

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time.sleep(3)

logging.info(sock)

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conn, addrinfo = sock.accept()?? #步驟4

# while True:?? #不能這樣寫，接收進1個client請求后，之后的連接請求接收不到，解決：多線程

#???? conn, addrinfo = sock.accept()

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logging.info('{} {}'.format(conn, addrinfo))

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for i in range(3):

??? data = conn.recv(1024)

??? logging.info(data)?? #字節碼

??? logging.info(data.decode())?? #字符串

??? msg = 'ask {}'.format(data.decode())?? #要發送字節碼，若用data則拋TypeError異常

??? conn.send(msg.encode())

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conn.close()

sock.close()

輸出：

2018-08-08-11:28:03?????? Thread info: 13528 MainThread <socket.socket fd=236, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('192.168.7.144', 9999)>

2018-08-08-11:28:04?????? Thread info: 13528 MainThread <socket.socket fd=240, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('192.168.7.144', 9999), raddr=('192.168.7.144', 7536)> ('192.168.7.144', 7536)

2018-08-08-11:28:47?????? Thread info: 13528 MainThread b'fuck'

2018-08-08-11:28:47?????? Thread info: 13528 MainThread fuck

2018-08-08-11:28:52?????? Thread info: 13528 MainThread b'fuck again'

2018-08-08-11:28:52?????? Thread info: 13528 MainThread fuck again

2018-08-08-11:28:58?????? Thread info: 13528 MainThread b'fuck again again'

2018-08-08-11:28:58?????? Thread info: 13528 MainThread fuck again again

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群聊程序，TCP實現：

例：

群聊程序：

需求分析：聊天工具CS程序；

服務器應具有的功能：

啟動服務，包括綁定地址端口、監聽；

建立連接，能和多個client建立連接；

接收不同用戶信息；

分發，將接收的某個用戶的信息轉發到已連接的所有client；

停止服務；

記錄連接的client；

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class ChatServer:

??? def __init__(self, ip='127.0.0.1', port=9999):?? #生產中用ini文件配置

??????? self.sock = socket.socket()

??????? self.addr = (ip, port)

??????? self.clients = {}

??????? self.event = threading.Event()

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??? def start(self):

??????? self.sock.bind(self.addr)

??????? self.sock.listen()

??????? threading.Thread(target=self._accept, name='accept').start()

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??? def stop(self):

??????? for conn in self.clients.values():

??????????? conn.close()

??????? self.sock.close()

??????? self.event.wait(3)?? #TCP資源回收要些時間；UDP很快

??????? self.event.set()

?

??? def _accept(self):

??????? # while True:

??????? while not self.event.is_set():

??? ????????conn, client = self.sock.accept()

??????????? self.clients[client] = conn

??????????? threading.Thread(target=self._recv, args=(conn, client), name='recv').start()

?

??? def _recv(self, conn, client):

??????? # while True:

??????? while not self.event.is_set():

??????????? data = conn.recv(1024)?? #data為bytecode，此句可能有異常，建議放在try...except中

??????????? data = data.strip().decode()?? #data為string

??????????? logging.info(data)

??????????? if data == 'quit':

??????????????? logging.info('...quit')

??????????????? self.clients.pop(client)

??????????????? conn.close()

??????????????? break

??????????? msg = 'ack {}'.format(data)?? #msg為string

??????????? # conn.send(msg.encode())

??????????? for c in self.clients.values():?? #注意此處c不能寫為conn，否則會將上面的conn覆蓋；一般循環次數用一個字符i，有意義的變量用多個字符

??????????????? c.send(msg.encode())?? #send的數據要為bytecode

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cs = ChatServer()

cs.start()

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e = threading.Event()

def showthread():

??? while not e.wait(5):

??????? logging.info(threading.enumerate())

# showthread()

# cs.stop()

threading.Thread(target=showthread, daemon=True).start()?? #用于自己監控看，可隨時關閉

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while True:

??? cmd = input('>>> ').strip()

??? if cmd == 'quit':

??????? cs.stop()

??????? break

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注：

仍有問題：各種異常處理；client主動退出后server不知道；

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makefile：

conn,clientinfo=sock.accept(1024)

f=conn.makefile(mode='r',buffering=None,*,encoding=None,errors=None,newline=None)?? #創建一個與該套接字相關聯的文件對象；

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高級接口用的是makefile；

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例：

sock = socket.socket()

ip = '127.0.0.1'

port = 9999

addr = (ip,port)

sock.bind(addr)

sock.listen()

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conn, addrinfo = sock.accept()

f = conn.makefile(mode='rw')

line = f.read(10)?? #等價conn.recv(1024)，兩者差不多，makefile在處理字符串上容易些（不用decode()或encode()）

print(line)

f.write('return your msg:{}'.format(line))? ?#同conn.send(msg)

f.flush()

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例，使用makefile循環接收消息：

sock = socket.socket()

ip = '127.0.0.1'

port = 9999

addr = (ip,port)

sock.bind(addr)

sock.listen()

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event = threading.Event()

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def accept(sock, event:threading.Event):

??? conn, addrinfo = sock.accept()

??? f = conn.makefile(mode='rw')

??? while True:

??????? line = f.readline()?? #注意此處按行讀取，遇到\n才接收；類似conn.recv(1024)

??????? print(line)

??????? if line.strip() == 'quit':

??????????? break

??????? f.write('return your msg:{}'.format(line))?? #conn.send(msg)

??????? f.flush()

??? f.close()

??? sock.close()

??? event.wait(3)

??? print('end')

??? event.set()

?

threading.Thread(target=accept, args=(sock, event)).start()

while not event.wait(5):

??? print(sock)

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例，將ChatServer改為makefile；

class ChatServer:

??? def __init__(self, ip='127.0.0.1', port=9999):

??????? self.sock = socket.socket()

??????? self.addr = (ip, port)

??????? self.clients = {}

??????? self.event = threading.Event()

?

??? def start(self):

??????? self.sock.bind(self.addr)

??????? self.sock.listen()

??????? threading.Thread(target=self._accept, name='accept').start()

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??? def stop(self):

??????? for f in self.clients.values():

??????????? f.close()

??????? self.sock.close()

??????? self.event.wait(3)

??????? self.event.set()

?

??? def _accept(self):

? ??????while not self.event.is_set():

??????????? conn, client = self.sock.accept()

??????????? f = conn.makefile(mode='rw')

??????????? self.clients[client] = f

??????????? threading.Thread(target=self._recv, args=(f, client), name='recv').start()

?

??? def _recv(self, f, client):

??????? while not self.event.is_set():

??????????? try:

??????????????? data = f.readline()

??????????? except Exception as e:

??????????????? logging.info(e)

??????????????? data = 'quit'

??????????? data = data.strip()

??????????? logging.info(data)

?

??????????? if data == 'quit':

??????????????? logging.info('{}: ...quit'.format(client))

??????????????? self.clients.pop(client)

??????????????? f.close()

??????????????? break

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??????????? msg = 'ack: {}'.format(data)

?? ?????????for f in self.clients.values():

??????????????? f.writelines(msg)

??????????????? f.flush()

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cs = ChatServer()

cs.start()

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myutils.show_threads()

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e = threading.Event()

while not e.wait(5):

??? cmd = input('>>> ').strip()

??? if cmd == 'quit':

?? ?????cs.stop()

??????? break

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TCP客戶端編程步驟：

創建socket對象；

連接到遠端服務器的ip和port，connect()方法；

傳輸數據，使用send()、recv()方法；

關閉連接、釋放資源；

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TCP、UDP的客戶端是隨機的port，而服務器端是綁定死的（提供服務的場所要固定，如銀行）；

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例：

sock = socket.socket()?? #step 1

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ip = '127.0.0.1'

port = 9999

addr = (ip, port)

sock.connect(addr)?? #step 2

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sock.send(b'hello\n')?? #step3

data = sock.recv(1024)

print(data)

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sock.close()?? #step4，好習慣，fd資源有限

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例，ChatClient：

class ChatClient():

??? def __init__(self, ip='127.0.0.1', port=9999):

??????? self.sock = socket.socket()

??? ????self.addr = (ip, port)

??????? self.event = threading.Event()

?

??? def start(self):

??????? self.sock.connect(self.addr)

??????? threading.Thread(target=self._recv, name='recv').start()

?

??? def stop(self):

??????? self.sock.close()

??????? self.event.wait(3)

??????? self.event.set()

?

??? def _recv(self):

??????? while not self.event.is_set():

??????????? try:

??????????????? data = self.sock.recv(1024)

??????????? except Exception as e:

??????????????? logging.info(e)

?????????????? ?break

??????????? logging.info(data.decode())

?

??? def send(self):

??????? self.sock.send(data.encode())

?

def main():

??? cc = ChatClient()

??? cc.start()

?

??? myutils.show_threads()

?

??? while True:

??????? cmd = input('>>> ').strip()

??????? if cmd == 'quit':

??????????? cc.send(cmd)

??????????? cc.stop()

??????????? break

??????? cc.send(cmd)

?

if __name__ == '__main__':

??? main()

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