背景

關于Python Socket編程，首先需要了解幾個計算機網(wǎng)絡的知識，通過以下的幾個問題，有助于更好的理解Socket編程的意義，以及整個框架方面的知識：

TCP和UDP協(xié)議本質(zhì)上的區(qū)別？

TCP協(xié)議，面向連接，可靠，基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議；UDP協(xié)議無連接，不可靠，基于數(shù)據(jù)包的傳輸層協(xié)議。

TCP協(xié)議在建立連接的過程需要經(jīng)歷三次握手，斷開連接則需要經(jīng)歷四次揮手，而這建立連接的過程增加了傳輸過程中的安全性。而建立連接的過程則會消耗系統(tǒng)的資源，消耗更多的時間，而相比較UDP協(xié)議傳輸過程則不會出現(xiàn)這種問題。

總結來講，基于TCP協(xié)議傳輸，需要不斷的確認對方是否收到信息，從而建立連接（確認過程次數(shù)有限制，即三次握手），UDP協(xié)議傳輸則不需要確認接收端是否收到信息，只需要將信息發(fā)給對方。

TCP/IP協(xié)議棧、HTTP協(xié)議、Socket之間的區(qū)別和聯(lián)系？

TCP/IP協(xié)議棧就是一系列網(wǎng)絡協(xié)議，可以分為四層模型來分析：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡層、鏈路層；

HTTP協(xié)議（超文本傳輸協(xié)議）就是在這一協(xié)議棧中的應用層協(xié)議；HTTP協(xié)議簡單來說，它的作用就是規(guī)范數(shù)據(jù)的格式，讓程序能夠方便的識別，并且收發(fā)雙方都需要遵循同樣的協(xié)議格式進行數(shù)據(jù)傳輸。(應用層的協(xié)議也和HTTP協(xié)議的作用類似，不一樣的是定義不同的數(shù)據(jù)格式。)

Socket可以理解為TCP/IP協(xié)議棧提供的對外的操作接口，即應用層通過網(wǎng)絡協(xié)議進行通信的接口。Socket可以使用不同的網(wǎng)絡協(xié)議進行端對端的通信；

TCP Socket服務器的通信過程？

Server端：

建立連接（socket()函數(shù)創(chuàng)建socket描述符、bind()函數(shù)綁定特定的監(jiān)聽地址（ip+port)、listen()函數(shù)監(jiān)聽socket、accept()阻塞等待客戶端連接）

數(shù)據(jù)交互（read()函數(shù)阻塞等待客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)、write()函數(shù)發(fā)送給客戶端數(shù)據(jù)）

Client端：

建立連接（socket()函數(shù)創(chuàng)建socket描述符、connect()函數(shù)向指定的監(jiān)聽地址發(fā)送連接請求）

數(shù)據(jù)交互（wirte()函數(shù)發(fā)送服務端數(shù)據(jù)、read()函數(shù)足阻塞等待接受服務端發(fā)送的數(shù)據(jù)）

socket和websocket之間的聯(lián)系？

webosocket是一種通信協(xié)議，不同于HTTP請求，客戶端請求服務端資源，服務端響應的通信過程；websocket允許服務端主動向客戶端推送消息，同時做到客戶端和服務端雙向通訊的協(xié)議。（具體底層原理有待后面實踐，暫時未接觸）

HTTP,WSGI協(xié)議的聯(lián)系和區(qū)別？

HTTP協(xié)議（超文本傳輸協(xié)議），屬于TCP/IP協(xié)議棧中應用層的協(xié)議。用于規(guī)范傳輸數(shù)據(jù)的格式，是一種客戶端和服務端傳輸?shù)囊?guī)則。

WSGI協(xié)議則是Python定義的Web服務器和框架程序通信的接口規(guī)則。兩者聯(lián)系不大，強行說的話，Python框架程序主要處理的是HTTP請求。

（后期可以實現(xiàn)一個WSGI協(xié)議的Python框架，用于處理HTTP請求的實驗。）

主流Web框架，異步Web框架？

主流Web框架：Django、Flask

異步Web框架：Tornado（內(nèi)置異步模塊）、Snaic（Python自帶asyncio)、FastAPI（基于Starlette庫） 、aiohttp（基于asyncio）

asyncio，aiohttp之間的聯(lián)系？（異步編程）

asyncio是一個異步IO庫，aiohttp就是基于asyncio的異步HTTP框架（支持客戶端/服務端）

代碼設計

Python提供了基本的socket模塊：

socket模塊；提供了標準的BSD Sockets API； socketserver模塊：提供了服務器中心類，簡化服務器的開發(fā)； TCP Socket服務端

socket模塊：

# -*- coding: utf-8 -*-from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAMdef echo_handler(sock ,address):print('Get Connection from address:', address)while True:response = sock.recv(8192)if not response:breakprint(f'Got {response}')sock.sendall(response)def echo_server(address, back_log=5):sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)sock.bind(address)sock.listen(back_log)while True:sock_client, address = sock.accept()echo_handler(sock_client, address)if __name__ == '__main__':echo_server((’localhost’, 5000))

代碼詳解：

創(chuàng)建一個基于IPV4和TCP協(xié)議的Socket，這里AF_INET指的是使用IPV4協(xié)議，SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP協(xié)議，綁定監(jiān)聽端口，設置等待連接的最大數(shù)量 創(chuàng)建一個永久循環(huán)，獲取客戶端請求的連接，accept()會等待并返回一個客戶端的連接； 連接建立后，等待客戶端數(shù)據(jù)，接受完客戶端數(shù)據(jù)，然后返回數(shù)據(jù)給客戶端，最后關閉連接

存在的問題：當出現(xiàn)多個客戶端請求時，由于是單個線程會發(fā)生阻塞的情況，所以如果需要多線程處理多個客戶端請求，可以這樣改；

from threading import Threadwhile True:client_sock, address = sock.accept()thread = Thread(target=echo_handler, args=(client_sock, address))thread.start()

這樣的話，就會在每個客戶端請求的時候，生成一個子線程然后處理請求；（但是存在一個問題：當突然大量請求連接，消耗系統(tǒng)資源達到上限后，很可能造成程序無法處理后續(xù)請求。）

socketserver模塊：

from socketserver import BaseRequestHandler, TCPServerclass EchoHandler(BaseRequestHandler): def handle(self):print('Got Connection From: %s' % str(self.client_address))while True: msg = self.request.recv(8192) if not msg:break self.request.send(msg)if __name__ == '__main__': server = TCPServer(('', 5000), EchoHandler) server.serve_forever()

from socketserver import StreamRequestHandler, TCPServer, ThreadingTCPServerimport timeclass EchoHandler(StreamRequestHandler): def handle(self):print('Got Connection Address: %s' % str(self.client_address))for line in self.rfile: print(line) self.wfile.write(bytes('hello {}'.format(line.decode(’utf-8’)).encode(’utf-8’)))if __name__ == '__main__': serv = ThreadingTCPServer(('', 5000), EchoHandler) serv.serve_forever()

代碼詳解：

處理多個客戶端，初始化一個ThreadingTCPServer實例； 設置綁定的IP地址和端口，以及處理類； 使用StreamRequestHandler（使用流的請求處理程序類，類似file-like對象，提供標準文件接口簡化通信過程），重寫里面的handle方法，獲取請求數(shù)據(jù)，返回數(shù)據(jù)給客戶端； TCP Socket客戶端

socket模塊：

# -*- coding: utf-8 -*-from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAMimport timedef request_handler():start_time = time.time()sock_client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)sock_client.connect((’localhost’, 5000))book_content = ''with open('send_books.txt', 'r') as f:book_content = f.read()content_list = book_content.split('n')for content in content_list:if content:sock_client.send((content).encode())time.sleep(2)response = sock_client.recv(8192)print(response)end_time = time.time()print('總共耗時:', end_time-start_time)if __name__ == '__main__':request_handler()UDP Socket

Socket模塊：

from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAMimport timedef time_server(address): sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) sock.bind(address) while True:msg, addr = sock.recvfrom(8192)print(’Get message from’, addr)resp = time.ctime()sock.sendto(resp.encode(’ascii’), addr)if __name__ == '__main__': time_server((’’, 5000))

代碼不詳解，和之前的差不多，注意不同的協(xié)議就完事了

客戶端測試：

from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAMif __name__ == '__main__': s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) s.sendto(b’hello’, (’localhost’, 5000)) text = s.recvfrom(8192) print(text)

socketserver模塊：

from socketserver import BaseRequestHandler, UDPServerimport timeclass TimeHandler(BaseRequestHandler): def handle(self):print('Got Connection %s'.format(str(self.client_address)))data = self.request[0]print(data)msg, sock = self.requestprint(msg)data = time.ctime()sock.sendto(data.encode(’ascii’), self.client_address)if __name__ == '__main__': u = UDPServer(('localhost', 9999), TimeHandler) u.serve_forever()

代碼不在贅述，如果需要多線程處理并發(fā)操作可以使用ThreadingUDPServer

總結

關于本篇介紹Python Socket編程，大都是皮毛，只是談到了Python實際處理socket的幾個模塊，關于socket底層方面的知識并未提及，先了解個大概，從實際使用方面出發(fā)，在實際使用過程中結合計算機網(wǎng)絡知識，能夠?qū)ocket在整個TCP/IP協(xié)議棧中的作用。

socket和socketserver模塊都可以用來編寫網(wǎng)絡程序，不同的是socketserver省事很多，你可以專注業(yè)務邏輯，不用去理會socket的各種細節(jié)，包括不限于多線程/多進程，接收數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)，通信過程。

以上就是Python Socket編程詳解的詳細內(nèi)容，更多關于Python Socket編程的資料請關注好吧啦網(wǎng)其它相關文章！