网络编程之Socket套接字介绍，套接字工作流程，基于TCP协议的套接字程序

为何学习socket套接字一定要先学习互联网协议：

1.首先：要想开发一款自己的C/S架构软件，就必须掌握socket编程

2.其次：C/S架构的软件（软件属于应用层）是基于网络进行通信的

3.然后：网络的核心即一堆协议，协议即标准，你想开发一款基于网络通信的软件，就必须遵循这些标准。

socket套接字是什么

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

所以，无需深入理解tcp/udp协议，socket已经封装好了，只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

基于文件类型的套接字家族的名字：AF_UNIX

基于网络类型的套接字家族的名字：AF_INET

套接字工作流程

基于TCP套接字通信的流程图：

先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束

1、socket套接字的用法：

import socket
socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 
			  可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。

获取tcp/ip套接字
tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

获取udp/ip套接字
udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。
使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空
间里了,这样能 大幅减短我们的代码。
例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

2、socket套接字函数

服务端套接字函数
s.bind()    绑定(主机,端口号)到套接字
s.listen()  开始TCP监听
s.accept()  被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字函数
s.connect()     主动初始化TCP服务器连接
s.connect_ex()  connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数
s.recv()            接收TCP数据
s.send()            发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
s.sendall()         发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存
					区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
					
s.recvfrom()        接收UDP数据
s.sendto()          发送UDP数据
s.getpeername()     连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname()     当前套接字的地址
s.getsockopt()      返回指定套接字的参数
s.setsockopt()      设置指定套接字的参数
s.close()           关闭套接字

面向锁的套接字方法
s.setblocking()     设置套接字的阻塞与非阻塞模式
s.settimeout()      设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout()      得到阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字的函数
s.fileno()          套接字的文件描述符
s.makefile()        创建一个与该套接字相关的文件

基于TCP的套接字

tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端

tcp服务端

ss = socket()  # 创建服务器套接字
ss.bind()   # 把地址绑定到套接字
ss.listen()  # 监听链接
inf_loop:        # 服务器无限循环
    cs = ss.accept() # 接受客户端链接
    comm_loop:   # 通讯循环
        cs.recv()/cs.send() # 对话(接收与发送)
    cs.close()    # 关闭客户端套接字
ss.close()       # 关闭服务器套接字(可选)

tcp客户端

1 cs = socket()    # 创建客户套接字
2 cs.connect()    # 尝试连接服务器
3 comm_loop:        # 通讯循环
4     cs.send()/cs.recv()    # 对话(发送/接收)
5 cs.close()            # 关闭客户套接字

基于Tcp的socket套接字(重点)

服务端

# 导入socket模块
import socket
import time
# 第一个socket是模块名，第二个socket是类名
#类实例化得到对象，得到一个socket对象
# server=socket.socket(family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM)
#不写默认就是他
server=socket.socket()

# 绑定地址跟端口  ,传一个元组，监听的地址，监听的端口
server.bind(('192.168.11.28',8008))
#监听
# 半连接池是5，可以缓冲5个
server.listen(5)

#等待用户连接(看源码，有两个返回结果)
# sock是连接对象，以后这个服务端和客户端交互，使用这个对象交互
# addr是客户端地址（ip和端口）
sock,addr=server.accept()

# 接收客户端发给我的消息
data=sock.recv(1024)
# 打印
print(data)

#服务端给客户端发送消息（必须是byte格式）
sock.send(b'helloworld')
time.sleep(1)
# 关闭连接对象
sock.close()

#关闭服务
server.close()

客户端

import socket

# 创建socket对象
client=socket.socket()
# 连接服务端
client.connect(('127.0.0.1',8008))
#给服务端发了一个sb
client.send(b'sb')
# 收到了服务端给我的
data=client.recv(1024)

print(data)
# 关闭
client.close()

加入链接循环的套接字服务端

服务端

'''

2.1 基于文件类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_UNIX
unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信


2.2 基于网络类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_INET

(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)



'''

import socket
#实例化得到一个对象
#type=socket.SOCK_STREAM   TCP服务端
#type=socket.SOCK_DGRAM   UDP服务端
server=socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

# 绑定地址和端口
server.bind(('127.0.0.1',80))

# listen:监听

server.listen(1)

# 等待用户连接
print('开始等待客户端连接了')
while True:
    sock,addr=server.accept()

    print(sock)
    print('客户端的地址是：',addr)

    data=sock.recv(1024)
    print(data)

    # 这不是字符串的upper
    sock.send(data.upper())

    sock.close()
server.close()

客户端

import socket

client=socket.socket()
client.connect(('127.0.0.1',80))

client.send('sb'.encode('utf-8'))

data=client.recv(1024)
print(data)

client.close()

加入通信循环的套接字服务端

服务端

import socket
server=socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

server.bind(('127.0.0.1',81))


server.listen(1)

print('开始等待客户端连接了')
while True:

    sock,addr=server.accept()
    print(sock)
    print('客户端的地址是：',addr)


    # 等待客户端发送过来的数据，如果客户端没有发送数据，会一直等着
    while True:
        try:
            data=sock.recv(1024)
            if len(data)==0: # 这个表示客户端正常断开了，结束通信循环
                break
            print(data.decode('utf-8'))
            sock.send(data.upper())
        except Exception as e:
            print(e) #客户端非正常断开，需要异常捕获
            break


    sock.close()
server.close()

客户端

  
import socket

client=socket.socket()
client.connect(('127.0.0.1',81))


while True:

    input_data=input('请输入发送给客户端的内容（输入q退出）：')

    if input_data=='q':
        break
    client.send(input_data.encode('utf-8'))

    data=client.recv(1024)
    print(data.decode('utf-8'))

client.close()

基于UDP的套接字客户端和服务端

服务端

import socket

# udp的服务端
server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

# 监听地址和端口
server.bind(('127.0.0.1', 82))

# 不需要listen，直接建立链接
print('等待客户端发送数据：')
while True:
#recvfrom回返回数据和客户端的地址
    data,addr = server.recvfrom(1024)
    print(data)
    print(addr)
    server.sendto(data.upper(), addr)

server.close()

客户端

import socket

client=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
client.sendto(b'sb',('127.0.0.1',82))
# data,addr=client.recvfrom(1024)
# data,_=client.recvfrom(1024)
data=client.recv(1024)
print(data)
# print(addr)

client.close()