30天拿下Python之使用网络

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概述

在上一节,我们介绍了如何在Python中使用Json,包括:Json序列化、Json反序列化、读Json文件、写Json文件、将类对象转换为Json、将Json转换为类对象等内容。在这一节,我们将介绍如何在Python中使用网络。Python网络编程覆盖的范围非常广,包括:套接字编程、socketserver、HTTP和Web开发、异步编程和asyncio等。在本专栏中,我们将只介绍比较基础的套接字编程和socketserver。

套接字编程

套接字是用于在计算机之间进行通信的基本接口。Python的socket库提供了一个用于创建和管理套接字的接口,你可以使用这个库来创建客户端和服务器应用程序。socket库提供了许多用于网络编程的函数,以下是一些常用的函数列表。

函数 含义
socket() 创建一个新的套接字对象。
bind() 将套接字绑定到指定的地址(IP地址和端口号)。
listen() 开始在套接字上监听传入的TCP连接。
accept() 接受来自客户端的TCP连接,并返回客户端套接字和地址。
connect() 连接到指定的TCP服务器和端口。
send() 发送TCP数据到连接的服务器。
recv() 从连接的服务器接收TCP数据。
sendall() 发送所有TCP数据到连接的服务器。
recvfrom() 从连接的服务器接收UDP数据,并返回数据和发送者的地址。
sendto() 向连接的服务器发送UDP数据,并指定数据和接收者的地址。
getsockname() 返回套接字自身的地址,返回值通常是元组(ip, port)。
getpeername() 返回连接的对端地址,返回值通常是元组(ip, port)。
setsockopt() 设置套接字的选项。
getsockopt() 获取套接字的选项。
close() 关闭套接字连接。
select() 监视多个套接字,等待它们变得可读或可写。
setblocking(flag) 如果flag为 False,则将套接字设为非阻塞模式,否则将套接字设为阻塞模式(默认值)。非阻塞模式下,如果调用recv()没有发现任何数据,或send()调用无法立即发送数据,那么将引起socket.error异常。

接下来,我们介绍几个比较重要的套接字函数。

1、创建套接字:使用socket()函数创建一个套接字对象。

Python 复制代码
import socket

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

在上面的示例代码中,我们创建了一个TCP套接字。AF_INET参数指定了该套接字使用IPv4协议,SOCK_STREAM参数指定了该套接字使用TCP协议。

2、连接服务器:使用connect()函数连接到服务器。

Python 复制代码
import socket

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_address = ('localhost', 8000)
sock.connect(server_address)

在上面的示例代码中,我们创建了一个套接字,并将其连接到本地主机8000端口上的服务器。

3、发送和接收数据:使用send()函数发送数据,使用recv()函数接收数据。

Python 复制代码
import socket

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_address = ('localhost', 8000)
sock.connect(server_address)

message = b'Hello, HOPE'
sock.send(message)

data = sock.recv(1024)
print('Received', repr(data))

sock.close()

在上面的示例代码中,我们创建了一个套接字,并将其连接到本地主机8000端口上的服务器。然后,我们发送了一个消息,并等待接收响应。最后,我们关闭了套接字。

下面我们给出一个简单的服务端程序和客户端程序。服务端程序的示例代码如下:

Python 复制代码
# Server.py
import socket
  
# 创建socket对象
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定IP地址和端口号
server_socket.bind(('localhost', 8000))
  
# 开始监听连接
server_socket.listen()
print('Waiting connect...')
  
# 接受客户端连接
client_socket, client_address = server_socket.accept()
print('Client connect success:', client_address)
  
# 接收客户端发送的数据
data = client_socket.recv(1024)
print('Recv data:', data.decode())

# 向客户端发送数据
client_socket.send('Hello client'.encode())

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

客户端程序的示例代码如下:

Python 复制代码
# Client.py
import socket

# 创建socket对象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接服务器
client_socket.connect(('localhost', 8000))

# 向服务器发送数据
client_socket.send('Hello server'.encode())

# 接收服务器发送的数据
data = client_socket.recv(1024)
print('Recv data:', data.decode())

# 关闭连接
client_socket.close()

socketserver

socketserver模块是一个用于构建基于套接字的网络服务器的模块。这个模块提供了一些类,比如:SocketServer、TCPServer、UDPServer等,用于处理底层的socket通信,并且还提供了处理器类,用于处理每个客户端的请求。

下面我们给出一个基于socketserver的服务端程序,其示例代码如下:

Python 复制代码
# Server2.py
import socketserver
  
class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        self.data = self.request.recv(1024).decode()
        print(f'Recv data from {self.client_address[0]}: {self.data}')
        self.request.sendall(b"Hello client")

socketserver.TCPServer.allow_reuse_address = True
server = socketserver.TCPServer(('localhost', 8000), MyTCPHandler)
server.serve_forever()

在上面的示例代码中,我们创建了一个自定义的TCP处理器类MyTCPHandler,该类继承自socketserver.BaseRequestHandler。这个处理器类有一个handle()函数,当有新的客户端连接时,这个函数便会被调用。我们在这个函数中接收客户端发送的数据,并发送一条回应。然后,我们创建了一个TCP服务器对象,指定了要连接的服务器地址和端口,以及我们自定义的处理器类。最后,调用server的serve_forever方法,开始监听客户端的连接。

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