python 学习之 socket 库的基本使用（网络编程-套接字）

[一、关于 socket 的介绍](#一、关于 socket 的介绍)

[二、创建套接字对象（Socket 的实例化）](#二、创建套接字对象（Socket 的实例化）)

[三、套接字对象方法（Socket 常用函数）](#三、套接字对象方法（Socket 常用函数）)

[1、bind 函数](#1、bind 函数)

[2、listen 函数](#2、listen 函数)

[3、accept 函数](#3、accept 函数)

[4、connect 与 connect_ex 函数](#4、connect 与 connect_ex 函数)

[5、send 、 sendall 、sendto 函数](#5、send 、 sendall 、sendto 函数)

[6、recv 与 recvfrom 函数](#6、recv 与 recvfrom 函数)

[7、close 函数](#7、close 函数)

三、简单的服务端和客户端示例

[四、关于 socket 库相关方法函数的总结](#四、关于 socket 库相关方法函数的总结)

一、关于 socket 的介绍

Socket 又称 "套接字"，应用程序通常通过 "套接字" 向网络发出请求或者应答网络请求，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。python中提供了两个基本的 Socket 模块：服务端 Socket 和客户端 Socket，当创建了一个服务端 Socket 后，这个 Socket 就会在本机的一个端口上等待连接，当客户端 Socket 访问这个端口，两者完成连接后就能够进行交互了。

二、创建套接字对象（Socket 的实例化）

在使用 Socket 进行编程时，需要先实例化一个 Scoket 类，Python 中，我们用 socket（）函数来创建套接字。

关于 socket 函数的用法：

python 复制代码

scoket(family,type[,protocol])

第一个参数 family 是指定应用程序使用的通信协议的协议族，有：

|-----------------|---------------------|
| Family参数 | 描述 |
| socket.AF_UNIX | 只能够用于单一的Unix系统进程间通信 |
| socket.AF_INET | 服务器之间网络通信 |
| socket.AF_INET6 | IPv6 |

默认值为 AF_INET

第二个参数 type 为要创建套接字的类型

|--------------------|-----------------------------|
| Type参数 | 描述 |
| socket.SOCK_STREAM | 流式socket , 当使用TCP时选择此参数 |
| socket.SOCK_DGRAM | 数据报式socket ,当使用UDP时选择此参数 |
| socket.SOCK_RAW | 原始套接字，允许对底层协议如IP、ICMP进行直接访问 |

第三个参数 protocol 是可选项，指明所要接收的协议类型，通常为 0 或者不填。

|--------------------|-------------------------------------------------------------------------|
| Type参数 | 描述 |
| socket.IPPROTO_RAW | 相当于protocol=255，此时socket只能用来发送IP包，而不能接收任何的数据。发送的数据需要自己填充IP包头，并且自己计算校验和。 |
| socket.IPPROTO_IP | 相当于protocol=0，此时用于接收任何的IP数据包。其中的校验和和协议分析由程序自己完成。 |

接下来我们实例化一个简单的 TCP 类型的 Socket

测试代码：

python 复制代码

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

print(s)
print(type(s))

代码解释：

首先肯定需要使用 import 导入 socket 库；

用一个自定义参数（我这里用的 s ）来接收创建的套接字对象；

输出套接字对象以及它的类型。

运行结果：

关于运行结果的解释：

fd=332: 表示套接字的文件描述符（file descriptor），在此处为332。

family=2: 表示套接字的地址族（address family），这里是IPv4地址族（AF_INET）。

type=1: 表示套接字的类型（socket type），这里是流式套接字（SOCK_STREAM），用于TCP协议。

proto=0: 表示套接字使用的协议，这里是默认协议（通常与套接字类型相关）。

<class 'socket.socket'>: 表示所创建的对象属于Python的socket模块中的socket类。

三、套接字对象方法（Socket 常用函数）

首先介绍服务端函数

1、bind 函数

该函数是服务端函数，会将之前创建的套接字与指定的IP地址和端口进行绑定，使用点直接调用该方法，以元组（host, port）的形式表示地址。

比如我们绑定本地的 12345 端口：

python 复制代码

s.bind(('127.0.0.1', 12345))

注意这里用到了两次括号，因为 bind 方法的参数需要是一个包含主机地址和端口号的元组。

2、listen 函数

该函数也是服务端函数，用于在使用TCP的服务端开启监听模式，只有一个参数，指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量，该值至少为1，大部分应用程序设为 5 即可。

在服务端开启监听，设置操作系统可以挂起的最大连接数量为 5 ：

python 复制代码

s.listen(5)

listen() 只是让套接字处于监听状态，并没有接收请求，接收请求需要使用 accept() 函数。

3、accept 函数

当套接字处于监听状态时，可以通过 accept() 函数来接收客户端请求，该函数也是服务端函数，接受 TCP 连接并返回（conn,address），返回一个新的套接字来和客户端通信，其中 conn 是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据，address 是连接客户端的地址。

比如我们就使用 conn 和 address 这两个参数（可自定义）来接收 accept 函数返回的值

python 复制代码

conn, address = s.accept()

下面介绍客户端函数

4、connect 与 connect_ex 函数

connect() 是客户端程序用来连接服务端的方法，客户端连接到 address 处的套接字，一般 address 的格式为元组（host, port），如果连接出错，会返回 socket.error 错误。

比如我们连接到刚才创建的套接字，即本地的 12345 端口：

python 复制代码

import socket

c = socket.socket()
c.connect(('127.0.0.1', 12345))

只有经过 connect 连接成功后的套接字对象才能调用发送和接受方法（send/recv），所以服务端的 s 对象不能 send 或者 recv 。

还有一个 connect_ex 函数，功能与 connect 相同，只是成功返回 0，失败返回 error 的值。

下面是一些常见的公共函数

5、send 、 sendall 、sendto 函数

send() ：用于发送 TCP 数据

用法：s.send(string[,flag])

将 string 中的数据发送到连接的套接字，返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于 string 的字节大小。

sendall() ：完整发送TCP数据

用法：s.sendall(string[,flag])

与 send() 类似，将 string 中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据，成功返回None，失败则抛出异常。

关于参数的说明：

string: 这是要发送的数据，通常是一个字符串。这是必需的参数。

flag : 这是一个可选的参数，用于指定发送数据的附加选项，在大多数情况下可以省略。

比如我们将 "Hello, server!" 字符串通过UTF-8编码转换为字节数据，然后使用套接字的 send 方法发送这些字节数据到连接的服务端：

python 复制代码

c.send("Hello, server!".encode('utf-8'))

sendto ：用于发送 UDP 数据

用法：s.sendto(string[,flag],address)

将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址，返回值是发送的字节数。

6、recv 与 recvfrom 函数

recv ：接受TCP套接字的数据，数据以字符串形式返回。

用法：s.recv(bufsize[,flag])

参数说明：

bufsize: 这是一个整数，表示要接收的最大字节数。接收的实际数据可能少于或等于这个值，取决于发送端发送的数据量。

flag（可选）: 这是一个可选的参数，用于指定接收数据的附加选项。在大多数情况下，可以省略这个参数。

通过 recv 方法接收最多 1024 字节的数据，我们将接收到的字节数据解码为 UTF-8 编码的字符串，最后打印出来：

python 复制代码

re = c.recv(1024)
print(re.decode('utf-8'))

recvfrom：接受 UDP 套接字的数据，与 recv() 类似，但返回值是（data, address）。其中 data 包含接收数据的字符串，address 是发送数据的套接字地址。

特别说明：recvfrom 函数是可以在没有进行 connect 的情况下使用的，对于 UDP 套接字，可以在未连接的状态下使用 recvfrom 来接收数据。recvfrom 通常与 UDP 一起使用，因为 UDP 是一个无连接协议，而 recvfrom 提供了从发送端获取地址信息的能力。在 TCP 中，由于是面向连接的，地址信息通常在连接建立时就已经确定了，所以 recv 通常就足够了。

示例：

python 复制代码

import socket

# 创建一个UDP套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定本地地址和端口
s.bind(('127.0.0.1', 12345))

# 接收数据，设置bufsize为最大接收字节数
data, address = s.recvfrom(1024)

# 打印接收到的数据和发送端地址信息
print(f"Received data: {data.decode('utf-8')}")
print(f"Received from: {address}")

7、close 函数

该函数用于关闭套接字

直接使用点调用即可

python 复制代码

s.close()

三、简单的服务端和客户端示例

服务端代码：

python 复制代码

import socket

# 创建一个TCP套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定主机和端口
server_socket.bind(('127.0.0.1', 12345))

# 监听连接
server_socket.listen()

print("Server is listening for incoming connections...")

# 接受客户端连接
client_socket, client_address = server_socket.accept()

print(f"Connection established with {client_address}")

# 接收数据
data = client_socket.recv(1024)
print(f"Received data: {data.decode('utf-8')}")

# 发送响应
response = "Hello, client!"
client_socket.send(response.encode('utf-8'))

# 关闭连接
client_socket.close()
server_socket.close()

客户端代码：

python 复制代码

import socket

# 创建一个TCP套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到服务器
client_socket.connect(('127.0.0.1', 12345))

# 发送数据
data_to_send = "Hello, server!"
client_socket.send(data_to_send.encode('utf-8'))

# 接收响应
response = client_socket.recv(1024)
print(f"Received response: {response.decode('utf-8')}")

# 关闭连接
client_socket.close()

先开启服务端，再运行客户端

运行效果：

四、关于 socket 库相关方法函数的总结

Socket 创建和配置：

socket(family, type, proto=0, fileno=None)：创建一个套接字对象。

gethostname()：获取主机名。

通用套接字方法：

bind(address)：将套接字绑定到指定的地址。

listen(backlog)：开始监听传入连接请求。

accept()：接受连接，返回新的套接字和对端地址。

connect(address)：连接到远程套接字。

close()：关闭套接字。

数据收发：

send(bytes)：发送数据。

recv(bufsize)：接收数据。

UDP 相关方法：

sendto(data, address)：发送UDP数据到指定地址。

recvfrom(bufsize)：接收UDP数据和对端地址。

设置和获取套接字选项：

setsockopt(level, optname, value)：设置套接字选项。

getsockopt(level, optname, buflen=None)：获取套接字选项。

获取主机信息：

gethostbyname(hostname)：通过主机名获取IP地址。

gethostbyaddr(ip_address)：通过IP地址获取主机名。