Python学习--19 网络编程

TCP编程

Client

创建一个基于TCP连接的Socket：

# coding: utf-8
import socket

# 创建一个TCP连接:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 建立连接:
s.connect(('52fhy.com', 80))

# 发送HTTP请求
s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: 52fhy.com\r\nConnection: close\r\n\r\n')

# 读取响应
buffer = []
while True:
    d = s.recv(1024)
    if d:
        buffer.append(d)
    else:
        break

data = b''.join(buffer)

# 关闭连接
s.close()

# 解析响应
header, body = data.split(b'\r\n\r\n', 1)
print(header.decode('utf-8'))

with open('52fhy.html', 'wb') as f:
    f.write(body)

输出：

HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.4.4
Date: Sat, 11 Feb 2017 08:16:43 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 8368
Last-Modified: Mon, 19 Sep 2016 07:04:02 GMT
Connection: close
Vary: Accept-Encoding
ETag: "57df8de2-20b0"
Accept-Ranges: bytes

代码说明：
1、创建socket连接的时候使用AF_INET指定使用IPv4协议，如果要用更先进的IPv6，就指定为AF_INET6。SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP协议。
2、建立连接的connect()接受一个tuple，包含地址和端口号。
3、发送请求是模拟浏览器发送一个Request，实际浏览器请求时包含更多项：

GET / HTTP/1.1
Host: 52fhy.com
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/50.0.2661.102 Safari/537.36
Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.6

换行使用\r\n，\r\n\r\n则表示该段内容的结束，用于分隔请求的header和请求的body。
4、读取远程服务器响应则使用recv()每次接受1024byte内容。注意接收的是字节内容，不是字符串，所以拼接以b开头。
5、读取响应完毕，关闭socket连接。
6、通过\r\n\r\n可以区分响应头和返回的body内容（即网页），这里将网页内容保存到了文件里。

Server

上节例子说明了如何编写客户端，这节讲如何创建一个基于TCP的Server端。

和客户端编程相比，服务器编程就要复杂一些。

服务器进程首先要绑定一个端口并监听来自其他客户端的连接。如果某个客户端连接过来了，服务器就与该客户端建立Socket连接，随后的通信就靠这个Socket连接了。

# coding: utf-8
import socket, threading

# 创建一个TCP连接
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定IP和端口
s.bind(('127.0.0.1', 9999))

# 开始监听客户端连接
# 传入的参数指定等待连接的最大数量
s.listen(3)

# 输出提示语
print('Server is running on %s:%s' % ('127.0.0.1', 9999))
print('Waiting for connection...')

def tcp_link(sock, addr):
    print('Accept new connection from %s:%s...' % addr) # 参数addr是一个tuple
    sock.send(b'Welcome!') # 发送问候语给客户端

    while True:
        r = sock.recv(1024)
        if not r or r.decode('utf-8') == 'exit': # 结束连接指令
            break

        # 输出客户端发来的信息，注意元组拼接
        msg = addr + (r.decode('utf-8'),)
        print('%s:%s : %s' % msg)

        # 回复客户端
        sock.send( ('you say: %s' % r.decode('utf-8') ).encode('utf-8') )
    sock.close()
    print('Client %s:%s is closed.' % addr)

while True:
    # 接受一个新连接:
    sock, addr = s.accept()
    print(addr) # ('127.0.0.1', 62090)

    # 创建新线程来处理TCP连接:
    # 每个连接都必须创建新线程（或进程）来处理，否则，单线程在处理连接的过程中，无法接受其他客户端的连接
    t = threading.Thread(target=tcp_link, args=(sock, addr))
    t.start()

还需要个客户端发送消息：

# coding: utf-8
import socket

# 创建一个TCP连接
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务端
s.connect(('127.0.0.1', 9999))

# 接收来自服务端的信息
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))

# 发送数据给服务端
for x in [b'Python', b'PHP']:
    s.send(x)
    print(s.recv(1024).decode('utf-8'))

# 发送断开连接命令
s.send(b'exit')

s.close()

先运行服务端：

erver is running on 127.0.0.1:9999
Waiting for connection...

这时候运行一个客户端：

Welcome!
you say: Python
you say: PHP

服务端输出：

('127.0.0.1', 62428)
Accept new connection from 127.0.0.1:62428...
127.0.0.1:62428 : Python
127.0.0.1:62428 : PHP
Client 127.0.0.1:62428 is closed.

编写代码需要注意：
1、服务端和客户端互相发送和接收到的是字节Bytes，需要使用encode()或者decode()转码；
2、服务端使用accept()接收到的是一个元组，例如：('127.0.0.1', 62090);
3、服务端必须使用多线程以处理来自多个客户端的连接；
4、服务端同一个端口，被一个Socket绑定了以后，就不能被别的Socket绑定了。

用TCP协议进行Socket编程在Python中十分简单。对于客户端，要主动连接服务器的IP和指定端口；对于服务器，要首先监听指定端口，然后，对每一个新的连接，创建一个线程或进程来处理。通常，服务器程序会无限运行下去。

UDP编程

TCP建立的是可靠的连接，而使用UDP，无需建立连接，只要知道对方的IP和端口，就可以发送数据。

UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接。UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付。

使用UDP虽然传输数据不可靠，但比TCP要快。

user_udp_server.py:

# coding: utf-8
import socket

# 建立UDP连接：SOCK_DGRAM表示UDP
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定地址和端口，之后无需监听
s.bind(('127.0.0.1', 9999))

print('UDP server is running on %s:%s' % ('127.0.0.1', 9999))

while True:
    # recvfrom()返回客户端发过来的数据及地址端口信息
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    msg = addr + (data.decode('utf-8'),)
    print('Received from %s:%s : %s' % msg)
    
    # 使用sendto()发送消息，注意第二个参数是addr
    s.sendto(('you say : %s ' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8') , addr)

user_udp_client.py

# coding: utf-8
import socket

# 建立UDP连接：SOCK_DGRAM表示UDP
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 服务端地址
serv_addr = ('127.0.0.1', 9999)

#无需使用connect()连接

# 发送数据给服务端
for x in [b'Python', b'PHP']:
    s.sendto(x, serv_addr)
    print(s.recv(1024).decode('utf-8'))

# s.close()

先运行服务端：

UDP server is running on 127.0.0.1:9999

再运行客户端：

you say : Python 
you say : PHP

服务端输出：

Received from 127.0.0.1:57827 : Python
Received from 127.0.0.1:57827 : PHP

与TCP不同的是：
1、服务端和客户端建立连接时选择UDP：SOCK_DGRAM；
2、服务端无需进行监听listen()；
3、服务端使用recvfrom()返回客户端发过来的数据及地址端口信息，而不是recv()或者accept()；
4、服务端和客户端使用sendto()发送数据，第二个参数必填，是addr元组；
5、客户端创建连接后无需使用connect()连接服务端；

这里服务端我们没有使用多线程，因为比较简单。需要注意的是客户端发送数据如果加入一句s.close(),本次连接关闭，服务端也会退出。

UDP的使用与TCP类似，但是不需要建立连接。此外，服务器绑定UDP端口和TCP端口互不冲突，也就是说，UDP的9999端口与TCP的9999端口可以各自绑定。