Socket和Websocket编程的区别

一、区别

WebSocket 和 Socket 之间的最大区别是它们是如何在应用程序和服务器之间传输数据的。

（1）socket

Socket 是一个应用程序和底层操作系统之间的接口，它允许应用程序通过TCP 和 UDP 协议来发送和接收数据。Socket 主要用于客户端和服务器之间的数据传输。Socket 需要建立连接之后，才能进行数据传输。

通常情况下，应用程序通过使用套接字接口发送 TCP 协议的数据来实现 Socket。

（2）websocket

WebSocket 是一种网络协议，建立在 HTTP 协议之上，允许双向通信。WebSocket 协议允许服务器发送数据到客户端，同时也可以让客户端向服务器发送数据。WebSocket 使用 HTTP 协议的升级请求和响应来建立连接。WebSocket 的主要优点在于它可以通过单一的TCP连接来实现双向通信，从而减少了连接的开销并提高了数据传输的速度。

在总体上，WebSocket 相对于 Socket 来说，是一种更高级的技术。

Socket 处理低层次的网络传输，而 WebSocket 是在 HTTP 协议之上的二层协议，使用更容易，效率也更高，同时也支持双向实时通讯。

总体而言，socket和websocket的主要区别如下：

协议不同：Socket是基于传输层TCP协议实现的，而Websocket是基于HTTP协议的；Socket通信是通过Socket套接字来实现的，而Websocket通信是通过HTTP的握手过程实现的。
持久化连接：传统的socket通信是基于短连接的，通信完成后即断开连接；而websocket是基于长连接的，即建立连接后可以长久通信，避免了客户端和服务端频繁连接和断开的过程。
双向通信：传统的socket通信只支持单向通信，服务器只有接受到客户端的请求以后才能给予响应；websocket可以实现双向通信，即服务器和客户端之间可以相互请求和响应，实时通信效果更佳。
效率：socket通信具有高效性和实时性，因为传输数据的时候没有HTTP协议的请求头信息；websocket除了HTTP协议的请求头之外，还需要发送额外的数据，因此通信效率相对较低。

三、代码实现

（1）socket

服务器端

python 复制代码

import socket
import threading

# 服务器配置
HOST = '127.0.0.1'  # 本地主机
PORT = 65432        # 端口号

def handle_client(conn, addr):
    """处理客户端连接的线程函数"""
    print(f"新连接: {addr}")
    try:
        while True:
            # 接收数据，一次最多 1024 字节
            data = conn.recv(1024)
            if not data:
                break # 客户端关闭连接
            
            message = data.decode('utf-8')
            print(f"收到来自 {addr} 的消息: {message}")
            
            # 回复客户端，将消息转为大写
            response = f"Server received: {message.upper()}"
            conn.sendall(response.encode('utf-8'))
            
    except ConnectionResetError:
        print(f"客户端 {addr} 意外断开")
    finally:
        # 关闭连接
        print(f"连接关闭: {addr}")
        conn.close()

def start_socket_server():
    """启动 Socket 服务器"""
    with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
        # 允许重用地址，避免"Address already in use"错误
        s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        
        s.bind((HOST, PORT))
        s.listen()
        
        print(f"Socket 服务器启动在 {HOST}:{PORT}, 等待连接...")
        
        while True:
            # 接受新连接
            conn, addr = s.accept()
            # 为每个新连接创建一个新线程处理
            thread = threading.Thread(target=handle_client, args=(conn, addr))
            thread.start()
            print(f"活动连接数: {threading.active_count() - 1}")

if __name__ == '__main__':
    start_socket_server()

客户端

python 复制代码

import socket

# 服务器配置
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 65432

def start_socket_client():
    """启动 Socket 客户端"""
    with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
        try:
            print(f"尝试连接到 {HOST}:{PORT}...")
            s.connect((HOST, PORT))
            print("连接成功!")

            messages = ["hello world", "python socket", "real-time data"]
            
            for msg in messages:
                print(f"\n发送: {msg}")
                s.sendall(msg.encode('utf-8'))
                
                # 接收服务器的响应
                data = s.recv(1024)
                print(f"收到响应: {data.decode('utf-8')}")
                
        except ConnectionRefusedError:
            print(f"连接失败: 无法连接到 {HOST}:{PORT}。请确保服务器已运行。")
        finally:
            print("客户端连接关闭。")

if __name__ == '__main__':
    start_socket_client()

（2）websocket

服务器端

python 复制代码

import asyncio
import websockets

# 服务器配置
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8765

async def echo(websocket):
    """处理 WebSocket 连接和消息"""
    print(f"新 WebSocket 连接: {websocket.remote_address}")
    try:
        async for message in websocket:
            print(f"收到消息: {message}")
            
            # 将收到的消息转为大写并发送回客户端
            response = f"Server echoed: {message.upper()}"
            await websocket.send(response)
            
    except websockets.exceptions.ConnectionClosedOK:
        print(f"WebSocket 连接正常关闭: {websocket.remote_address}")
    except websockets.exceptions.ConnectionClosedError as e:
         print(f"WebSocket 连接意外断开 ({e.code}): {websocket.remote_address}")
    finally:
        print(f"连接处理结束: {websocket.remote_address}")

async def start_websocket_server():
    """启动 WebSocket 服务器"""
    async with websockets.serve(echo, HOST, PORT):
        print(f"WebSocket 服务器启动在 ws://{HOST}:{PORT}, 等待连接...")
        await asyncio.Future()  # 永久运行

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(start_websocket_server())

客户端

python 复制代码

import asyncio
import websockets

# 服务器配置
URI = "ws://127.0.0.1:8765"

async def start_websocket_client():
    """启动 WebSocket 客户端"""
    try:
        async with websockets.connect(URI) as websocket:
            print(f"连接到 {URI} 成功!")
            
            messages = ["Async Python", "WebSocket Protocol", "Ping Pong Test"]
            
            for msg in messages:
                # 客户端发送消息
                await websocket.send(msg)
                print(f"\n发送: {msg}")

                # 客户端接收响应
                response = await websocket.recv()
                print(f"收到响应: {response}")

    except ConnectionRefusedError:
        print(f"连接失败: 无法连接到 {URI}。请确保 WebSocket 服务器已运行。")
    except websockets.exceptions.InvalidURI:
        print("错误: URI 格式不正确。")
    except Exception as e:
        print(f"发生其他错误: {e}")
    finally:
        print("\n客户端运行结束。")

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(start_websocket_client())

补充套接字的含义

"套接字"（Socket）在计算机网络编程中是一个非常核心的概念，尤其是在使用 socket 库进行网络通信时。

简单来说，套接字是应用程序与网络协议栈（TCP/IP 协议族）进行通信的接口或端点。 它是实现网络通信的一种抽象机制。

1. 编程接口 (API)

在编程层面，套接字是你调用网络功能的 API。

当你用 Python 的 socket.socket() 创建一个对象时，你就创建了一个套接字。
这个对象提供了一系列方法（如 bind、listen、connect、send、recv），允许你的应用程序执行网络操作。

打个比方： 套接字就像你家墙上的一个电话插孔。

你想打电话（发送/接收数据），你不需要知道电话线是怎么铺的，也不需要知道电信局的内部结构。
你只需要把电话（你的应用程序）插到这个插孔（套接字）上，然后拨号（connect）或等待来电（listen）。

2. 通信端点（Endpoint）

在网络通信层面，一个套接字代表一个唯一的通信端点。

对于互联网上的通信，一个完整的通信端点（即一个唯一的套接字标识）通常由以下 五元组 构成：
协议 + 源 IP 地址 + 源端口号 + 目标 IP 地址 + 目标端口号 \text{协议} + \text{源 IP 地址} + \text{源端口号} + \text{目标 IP 地址} + \text{目标端口号} 协议+源 IP 地址+源端口号+目标 IP 地址+目标端口号

IP 地址：标识了网络上的哪台主机。
端口号：标识了主机上运行的哪个应用程序（进程）。

例如： 当你在浏览器中访问一个网页时：

你的浏览器会创建一个套接字。
这个套接字标识为：TCP + 你的电脑IP + 随机端口 + 服务器IP + 80/443端口。

3. 系统资源（操作系统内核）

在操作系统内核层面，套接字是一个由操作系统维护的数据结构，用于记录和管理一次网络连接或通信的所有必要信息，包括：

连接状态（例如：已连接、正在监听）。
发送和接收数据的缓冲区。
使用的协议（TCP、UDP 等）。
本地和远程的地址/端口信息。

套接字总结

角色	套接字 (Socket) 的含义
对于程序员	调用网络功能的 API 对象。
对于网络通信	一次通信的唯一端点标识（IP + 端口）。
对于操作系统	维护网络连接状态和数据的内核资源。

因此，当你说"socket 里面的套接字"时，通常指的就是那个用来进行网络数据交换、由 IP 地址和端口号唯一标识的通信端点。