详解Python Socket网络编程

什么是Socket

Socket是网络编程中的一个概念，它指的是一组用于网络通信的API。我们可以用Socket在网络上发送数据和接收数据。

在Python中，我们可以使用socket模块来创建和操作Socket。socket模块提供了一个类来表示一个网络套接字socket对象。

Socket的工作原理

Socket通常用于客户端和服务器之间的传输，而服务器会一直处于监听状态，然后从世界上的任何一台计算机的客户端接收连接。

在通过网络 Socket 向服务器发送请求时，首先创建一个客户端 Socket 对象，然后客户端 Socket 将数据发送到服务器，最后客户端 Socket 关闭连接。

在接收请求时，服务器首先创建一个服务器 Socket 等待客户端请求，然后客户端Socket创建后，服务器Socket接受客户端 Socket 请求，并将数据发送到客户端 Socket，最后服务器 Socket 关闭连接。

Socket的类型

下面是Python中用到的几种Socket类型：

• SOCK_STREAM: TCP流式Socket，提供一个连续的、可靠的数据流。
• SOCK_DGRAM: UDP数据报Socket，提供无连接、固定长度的数据报式服务。

创建一个Socket对象

创建一个Socket对象的示例代码如下：

import socket

# 创建TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 创建UDP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

在创建Socket对象时，我们可以通过传递一个域AF_INET和一个类型SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM来指定Socket的类型。

设置Socket参数

我们可以设置Socket参数以控制其行为。下面是设置Socket参数的示例代码：

import socket

# 创建Socket对象
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 设置超时时间为10秒
sock.settimeout(10)

在这个例子中，我们使用了settimeout()方法来设置超时时间，如果Socket对象在10秒内无响应，则会抛出timeout异常。

连接远程主机

我们可以使用Socket对象的connect()方法来连接远程主机，示例代码如下：

import socket

# 创建TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接远程主机
sock.connect(('example.com', 80))

在这个示例中，我们使用了connect()方法来连接主机example.com的TCP服务端口80。

发送/接收数据

我们可以使用Socket对象的send()和recv()方法来在网络上发送和接收数据，示例代码如下：

import socket

# 创建TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接远程主机
sock.connect(('example.com', 80))

# 发送数据
sock.send('Hello, world!')

# 接收数据
data = sock.recv(1024)

在这个示例中，我们首先使用connect()方法连接主机example.com的TCP服务端口80，然后使用send()方法向主机发送数据，并使用recv()方法从主机接收数据。

示例1：创建一个简单的TCP服务器

最简单的TCP服务器代码示例如下：

import socket

# 创建TCP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定IP和端口
sock.bind(('localhost', 8000))

# 设置最大连接数为1
sock.listen(1)

while True:
    # 等待客户端连接
    client_socket, addr = sock.accept()

    # 接收客户端发送的数据
    data = client_socket.recv(1024)

    # 发送响应给客户端
    client_socket.send('HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\nHello, world!')

    # 关闭客户端连接
    client_socket.close()

在这个示例中，我们首先创建了一个TCP Socket，并将其绑定到本地IP地址127.0.0.1和端口8000，然后使用listen()方法启动服务器并设置最大连接数为1。

接下来，我们使用一个循环来等待客户端的连接，一旦客户端连接成功，我们就使用accept()方法接受连接并返回一个新的Socket对象和客户端的地址。然后我们使用recv()方法来从客户端接收数据，使用send()方法将响应发送回客户端，最后使用close()方法关闭客户端连接。

示例2：创建一个简单的UDP服务器

最简单的UDP服务器代码示例如下：

import socket

# 创建UDP Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定IP和端口
sock.bind(('localhost', 8000))

while True:
    # 接收客户端发送的数据
    data, addr = sock.recvfrom(1024)

    # 发送响应给客户端
    sock.sendto('Hello, world!', addr)

在这个示例中，我们首先创建了一个UDP Socket，并将其绑定到本地IP地址127.0.0.1和端口8000。

然后我们使用一个循环来等待客户端的数据包到达。一旦客户端发送了数据包，我们就使用recvfrom()方法接收数据和客户端的地址。然后使用sendto()方法将响应发送回客户端。