网络编程——socket（四十三）

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http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html

一，客户端/服务器架构（C/S）

1.硬件C/S架构(打印机)

2.软件C/S架构

　　互联网中处处是C/S架构

　　如黄色网站是服务端，你的浏览器是客户端（B/S架构也是C/S架构的一种）

　　腾讯作为服务端为你提供视频，你得下个腾讯视频客户端才能看它的视频）

C/S架构与socket的关系：

我们学习socket就是为了完成C/S架构的开发

二，什么是socket

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，

对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,套接字被设计用在同一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。套接字有两种（或者称为有两个种族）,分别是基于文件型的和基于网络型的。

基于文件类型的套接字家族

套接字家族的名字：AF_UNIX

unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信

基于网络类型的套接字家族

套接字家族的名字：AF_INET

(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)

三，套接字工作流程

网络编程——socket（四十三）

先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。

在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。

客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束

import socket
socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。

获取tcp/ip套接字
tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

获取udp/ip套接字
udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。
例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

服务端套接字函数
s.bind()    绑定(主机,端口号)到套接字
s.listen() 开始TCP监听
s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字函数
s.connect()     主动初始化TCP服务器连接
s.connect_ex() connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数
s.recv()            接收TCP数据
s.send()            发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
s.sendall()         发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
s.recvfrom()        接收UDP数据
s.sendto()          发送UDP数据
s.getpeername()     连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname()     当前套接字的地址
s.getsockopt()      返回指定套接字的参数
s.setsockopt()      设置指定套接字的参数
s.close()           关闭套接字

面向锁的套接字方法
s.setblocking()     设置套接字的阻塞与非阻塞模式
s.settimeout()      设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout()      得到阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字的函数
s.fileno()          套接字的文件描述符
s.makefile()        创建一个与该套接字相关的文件

四，基于TCP的套接字

tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端

tcp服务端

ss = socket() #创建服务器套接字
ss.bind()      #把地址绑定到套接字
ss.listen()      #监听链接
inf_loop:      #服务器无限循环
    cs = ss.accept() #接受客户端链接
    comm_loop:         #通讯循环
        cs.recv()/cs.send() #对话(接收与发送)
    cs.close()    #关闭客户端套接字
ss.close()        #关闭服务器套接字(可选)

tcp客户端

1 cs = socket()    # 创建客户套接字
2 cs.connect()    # 尝试连接服务器
3 comm_loop:        # 通讯循环
4      cs.send()/cs.recv()    # 对话(发送/接收)
5 cs.close()            # 关闭客户套接字

简单版的套接字通信

server服务端

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE = 1024
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)
print('-->等待接入...')
conn, addr = sk.accept()
print(conn)
print(addr)
'''
<socket.socket fd=384, family=AddressFamily.AF_INET, 
type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 9000), raddr=('127.0.0.1', 37852)>

('127.0.0.1', 37852)
'''

print('receive from %s' %addr[0]) # receive from 127.0.0.1

msg = conn.recv(BUFSIZE)
print(msg, type(msg))

conn.send(msg.upper())

conn.close()
sk.close()

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client客户端

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE = 1024
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

sk.connect(ip_port)
sk.send('hello world'.encode('utf-8')) # 只能发送字节类型

feedback = sk.recv(BUFSIZE)
print(feedback.decode('utf-8'))

sk.close()

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改进版server服务端

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE = 1024
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)
print('-->等待接入...')

while True: # 循环接收
    conn, addr = sk.accept()
    print('receive from %s' %addr[0]) # receive from 127.0.0.1

    while True: # 可以不断的通信,收发消息
        msg = conn.recv(BUFSIZE)
        if len(msg) == 0:break        #如果不加,那么正在链接的客户端突然断开,recv便不再阻塞,死循环发生
        print(msg, type(msg))
        conn.send(msg.upper())

    conn.close()
sk.close()

改进版client服务端

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE = 1024
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

sk.connect_ex(ip_port) #　connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常
while True:
    msg = input('==>:'.strip())
    if len(msg) == 0:continue
    sk.send(msg.encode('utf-8')) # 只能发送字节类型

    feedback = sk.recv(BUFSIZE)
    print(feedback.decode('utf-8'))

sk.close()

当客户端先退出的时候服务端会出现异常，改良版如下：

import socket

ip_port = ('127.0.0.1',7899)
BUFSIZE = 1024

sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)

while True:
    print('===>wait for client connecting...')
    conn, addr = sk.accept()
    while True:
        try:
            msg = conn.recv(BUFSIZE)
            if len(msg) == 0:break
            print(msg)
            conn.send(msg.upper())
        except Exception as e:
            break
    conn.close()
sk.close()

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