Python网络编程

Python 网络编程的核心是使用 socket（套接字） 进行跨设备通信，主要分为 TCP（可靠连接） 、UDP（无连接） 底层编程，以及 HTTP / 异步 / 高级协议 上层开发。下面从基础到实战完整讲解。

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一、基础概念

1. 三要素

• IP：设备地址（IPv4/IPv6）
• 端口：进程标识（0~65535，1024+ 可用）
• 协议：TCP / UDP

2. socket 模块（内置）

python

运行

import socket

# TCP（可靠、面向连接）
sock_tcp = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# UDP（快速、无连接）
sock_udp = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

3. 编码要求

• 网络只传 字节（bytes）
• 字符串必须：.encode('utf-8')
• 接收后：.decode('utf-8')

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二、TCP 编程（重点）

特点：面向连接、可靠、有序、流式传输

1. TCP 服务器

python

运行

import socket

# 1. 创建socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 绑定IP+端口
server.bind(('127.0.0.1', 8888))

# 3. 监听（最大连接数）
server.listen(5)
print("TCP服务器已启动，等待连接...")

# 4. 接受连接（阻塞）
client_sock, addr = server.accept()
print(f"客户端 {addr} 已连接")

# 5. 收发数据
while True:
    data = client_sock.recv(1024)  # 接收
    if not data:
        break
    print(f"收到：{data.decode()}")
    client_sock.send(b"OK: " + data)  # 回复

# 6. 关闭
client_sock.close()
server.close()

2. TCP 客户端

python

运行

import socket

# 1. 创建socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 连接服务器
client.connect(('127.0.0.1', 8888))

# 3. 收发
client.send(b"Hello TCP Server")
resp = client.recv(1024)
print("服务器回复：", resp.decode())

# 4. 关闭
client.close()

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三、UDP 编程

特点：无连接、不可靠、速度快

1. UDP 服务器

python

运行

import socket

udp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
udp_server.bind(('127.0.0.1', 9999))
print("UDP服务器已启动")

while True:
    data, addr = udp_server.recvfrom(1024)
    print(f"{addr}: {data.decode()}")
    udp_server.sendto(b"UDP OK", addr)

2. UDP 客户端

python

运行

import socket

udp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
udp_client.sendto(b"Hello UDP", ('127.0.0.1', 9999))
data, addr = udp_client.recvfrom(1024)
print(data.decode())
udp_client.close()

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四、HTTP 编程（常用）

1. requests（第三方，最常用）

bash

运行

pip install requests

python

运行

import requests

# GET
r = requests.get("https://httpbin.org/get")
print(r.status_code)
print(r.json())

# POST
r = requests.post("https://httpbin.org/post", data={"key": "val"})

2. http.server（内置简易服务器）

python

运行

from http.server import HTTPServer, BaseHTTPRequestHandler

class Handler(BaseHTTPRequestHandler):
    def do_GET(self):
        self.send_response(200)
        self.send_header('Content-type', 'text/html')
        self.end_headers()
        self.wfile.write(b"<h1>Hello Python HTTP</h1>")

server = HTTPServer(('127.0.0.1', 8000), Handler)
server.serve_forever()

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五、异步网络（asyncio）

高并发场景（单线程处理多连接）

python

运行

import asyncio

async def handle(reader, writer):
    data = await reader.read(100)
    addr = writer.get_extra_info('peername')
    print(f"{addr}: {data.decode()}")
    writer.write(b"Async: " + data)
    await writer.drain()
    writer.close()

async def main():
    server = await asyncio.start_server(handle, '127.0.0.1', 7777)
    await server.serve_forever()

asyncio.run(main())

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六、常见问题与技巧

1. TCP 粘包 / 拆包

• 原因：TCP 是字节流，无消息边界
• 解决：
  • 固定长度
  • 分隔符（如 \n）
  • 消息头 + 长度

2. 端口占用

bash

运行

# Windows
netstat -ano | findstr :8888
# Linux/macOS
lsof -i :8888

3. 阻塞与非阻塞

python

运行

sock.setblocking(False)  # 非阻塞

4. 常用库

• socket：底层 TCP/UDP
• requests：HTTP 客户端
• aiohttp：异步 HTTP
• websockets：WebSocket
• scrapy：爬虫框架

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七、学习路线

1. 掌握 TCP/UDP socket 基础
2. 熟练 requests/http
3. 学习 asyncio 异步
4. 实战：聊天服务器、文件传输、API 客户端