淺析Python中的套接字編程

一、為什么使用套接字

套接字是網絡的基礎。它們使在兩個不同程序或設備之間的信息傳輸成為可能。例如，當您打開瀏覽器時，您作為客戶端正在與服務器建立連接以進行信息傳輸。

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)送和接收數據而構建的內部端點。單個網絡將具有兩個套接字，每個通信設備或程序一個。這些套接字是IP地址和端口的組合。根據所使用的端口號，單個設備可以具有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，以了解有關一些常見端口號和相關協(xié)議的更多信息：

現在您已經了解了套接字的概念，現在讓我們看一下Python的Socket模塊

三、如何在Python中實現Socket編程

要使用Python實現Socket編程，您將需要導入socket模塊或框架。該模塊由創(chuàng)建套接字并幫助它們彼此關聯所需的內置方法組成。

一些重要的方法如下：

既然您已經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)建服務器和客戶端。

四、什么是服務器

服務器可以是程序，計算機或專用于管理網絡資源的設備。服務器可以在同一臺設備或計算機上，也可以在本地連接到其他設備和計算機，甚至可以遠程連接。有各種類型的服務器，例如數據庫服務器，網絡服務器，打印服務器等。

服務器通常使用諸如socket.socket（），socket.bind（），socket.listen（）等方法來建立連接并綁定到客戶端。現在，讓我們編寫一個程序來創(chuàng)建服務器?？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入套接字模塊。之后，使用socket.socket（）方法創(chuàng)建服務器端套接字。

NOTE：

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

bind（）方法接受兩個參數作為元組（主機，端口）。但是，最好使用4位數字的端口號，因為通常占用較小的端口號。listen（）方法允許服務器接受連接。在這里，5是同時出現的多個連接的隊列。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，則采用默認的合適參數。

在while循環(huán)允許接受連接永遠?！?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)數據。

現在我們的服務器已經準備好了，讓我們繼續(xù)前進到客戶端。

五、什么是客戶端

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

現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"))

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

注意：當客戶端和服務器位于同一臺計算機上時，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我鈹盗浚唧w取決于傳輸的信息量。

最后，正在傳輸的消息應進行解碼和打印。

既然您已經知道如何創(chuàng)建客戶端-服務器程序，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，進入創(chuàng)建了客戶端和服務器程序的文件夾，然后鍵入：

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

完成此操作后，服務器將開始運行。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，因為您尚未收到完整的信息，并且連接已關閉。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，如果您實際上不知道客戶端將從服務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。要實現此目的，您將需要導入Python的pickle模塊。

6.1、Python pickle模塊

當您實際上在python中序列化或反序列化對象時，Python pickle模塊就會出現。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（）函數對'mylist'進行了序列化。還要注意，輸出以“ b”開頭，這意味著它已轉換為字節(jié)。在套接字編程中，可以實現此模塊以在客戶端和服務器之間傳輸python對象。

6.2、如何使用pickle模塊傳遞python對象結構

當您將泡菜與套接字一起使用時，您絕對可以通過網絡傳輸任何內容。讓我們寫下服務器端和客戶端對應項，以將列表從服務器傳輸到客戶端：

服務器端：

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，然后將其轉換為字節(jié)來完成的。現在讓我們寫下客戶端對應的內容：

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）。通過設置rec_設置消息，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：

這使我們結束了有關使用Socket進行編程的本文的結尾。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內容，更多關于Python套接字編程的資料請關注腳本之家其它相關文章！