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Socket工作原理和基本概念
Socket的中文翻译是套接字,它是TCP/IP网络环境下应用程序与底层通信驱动程序之间运行的开发接口,它可以将应用程序与具体的TCP/IP隔离开来,使得应用程序不需要了解TCP/IP的具体细节,就能够实现数据传输。
在网络应用程序中,Socket通信是基于客户端/服务器结构。客户端是发送数据的一方。服务器时刻准备接受来自客户端的数据,对做出响应.
实现基于tcp网络通信与现实中打电话很像:
1) 客户端(相当于打电话的一方),需要了解服务器的ip地址,如果该服务器有多个网络应用程序,单单ip地址则不够,这时候socket通信借用tcp/ip中端口的概念,不同应用程序使用不同端口通信(这就很类似电话分机)。
2) 服务器应用程序必须早于客户端启动,并在指定ip地址和端口上执行监听,端口被占用,服务器则无法正常启动。(服务器处于监听状态就类似电话接通好电话线,等待被拨打的状态)
3) 客户端在申请发送数据时,服务器端应用程序必须有足够的时间响应才能进行正常通信(电话响,却无人接听)。通常情况下,服务器的应用程序都需要具备同时处理多个客户端请求的能力,应用程序设计不合理或访问量过高都会导致响应超时。
4) 使用Socket协议进行通信的双方必须使用相同的通信协议,Socket支持的底层通信协议包括tcp和udp两种,通信过程中,双方还必须采用相同的字符编码,按照约定的方式进行通信(打电话时,双方必须语言相同,才能进行信息交流)
5) 通信时,物理网络必须保持通畅,否则通信将会中断(电话线有效,且连接正常)。
6) 通信结束之前,客户端和服务器端都可以中断连接(任何一方都可以挂电话)。
TCP是基于连接的通信协议,即先建立稳定连接后,再数据传输
如果Socket通信基于UDP,则数据传输前不需要连接,类似发短信或发电报,即使对方不在线,也可以发送数据,发送的数据在指定时间没有得到对方响应,则视为操作超时,可以选择超时后重新发送数据。
相关函数:1.socket()函数
socket()函数用于创建与指定的服务提供者绑定套接字,函数原型如下:
socket=socket.socket(familly,type)
参数说明如下:
familly,指定协议的地址家族,可为AF_INET或AF_UNIX。AF_INET家族包括Internet地址,AF_UNIX家族用于同一台机器上的进程间通信。
type,指定套接字的类型。
套接字类型 |
说 明 |
SOCK_STREAM |
提供顺序、可靠、双向和面向连接的字节流数据传输机制,使用TCP |
SOCK_DGRAM |
支持无连接的数据报,使用UDP |
SOCK_RAW |
原始套接字,可以用于接收本机网卡上的数据帧或者数据包 |
2.bind()函数
bind()函数可以将本地地址与一个Socket绑定在一起,函数原型如下:
socket.bind( address )
参数address是一个双元素元组,格式是(host,port)。host代表主机,port代表端口号。
3.listen()函数
listen()函数可以将套接字设置为监听接入连接的状态,函数原型如下:
listen(backlog);
参数backlog指定等待连接队列的最大长度。
4.accept()函数在服务器端调用listen()函数监听接入连接后,可以调用accept()函数来等待接受连接请求。accept()的函数原型如下:
connection, address = socket.accept()
调用accept()方法后,socket会进入waiting状态。客户请求连接时,accept()方法会建立连接并返回服务器。accept()方法返回一个含有两个元素的元组(connection,address)。第一个元素connection是新的socket对象,服务器必须通过它与客户通信;第二个元素 address是客户的Internet地址。
5.recv()函数
调用recv()函数可以从已连接的Socket中接收数据。recv()的函数原型如下:
buf = sock.recv(size)
参数sock是接收数据的socket对象,参数size指定接收数据的缓冲区的大小。recv()的函数的返回接收的数据。
6.send()函数
调用send()函数可以在已连接的Socket上发送数据。send()的函数原型如下:
sock.recv(buf)
参数sock是在已连接的Socket上发送数据。参数buf是也要已连接的Socket上发送数据。
7.close()函数
close ()函数用于关闭一个Socket,释放其所占用的所有资源。socket()的函数原型如下:
s.closesocket();
参数s表示要关闭的Socket。
connection.close()
使用socket通讯的简易服务
import socket
import sys
# 创建 socket 对象
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 获取本地主机名
host = socket.gethostname() port = 9999
# 绑定端口号 s.bind((host, port))
# 设置最大连接数,超过后排队
s.listen(5)
# 等待客户端连接
while True: conn, addr = s.accept() # 建立客户端连接
print("连接地址: %s" % str(addr)) msg = '|------成功连接服务端!------|'
conn.send(msg.encode('utf-8'))
conn.close() # 关闭连接
使用socket通讯的简易客户端
import socketimport sys
创建 socket 对象# 获取本地主机名s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
host = socket.gethostname()
# 设置端口号
port = 9999
# 连接服务,指定主机和端口
s.connect((host, port))
# 接收小于 1024 字节的数据
msg = s.recv(1024) s.close() print (msg.decode('utf-8'))
程序写完之后先要运行服务端,在运行客服端,如果是两台电脑之间的测试,客服端的ip地址需要改变。
运行结果:
|------成功连接服务端!------|