socket 套接字编程

今日内容

• socket 套接字编程
  • 简易服务端与客户端代码实现
• 通信循环
• 黏包现象（TCP协议）
• 报头制作、struct 模块、封装形式

内容详细

一、socket 套接字编程

实现一款能够进行数据交互的程序。

他们互通信息就得通过网络传输数据，那就肯定会涉及 OSI 七层协议的操作，而每次传输数据都要对OSI 七层协议进行操作，就会重复很多相似的工作，这时候就出现了 socket 模块，封装了OSI 七层协议的操作代码，我们在传输数据时，就可以通过socket 实例化的对象以点的形式方便快捷调用操作方法。

• socket 模块

下面，我就用 socket 模块实现一个最简易的套接字编程

注意：先有服务端启动，客户端才能够成功连接服务端，实现数据互通

服务端

import socket

# 实例化一个套接字对象
server = socket.socket()

# 给'服务端（应用程序）'绑定一个 IP + 端口号，作为唯一标识
server.bind(('192.168.11.134', 8080))

# 设置半连接池，最多容量（等待连接数）为5
server.listen(5)

# 监听，当有客户端申请连接，获取它的socket对象和应用程序地址（IP+端口）
sock, address = server.accept()

# 接收数据
data = sock.recv(1024)

print(data.decode('utf8'))

# 发送数据
sock.send('elijah is very good'.encode('utf8'))

# 关闭与客户端连接的socket对象
sock.close()

# 关闭服务端自己的socket对象
server.close()

客户端

import socket


# 实例化客户端的socket对象
client = socket.socket()

# 客户端根据 IP+端口 精准连接服务端
client.connect(('192.168.11.134', 8080))

# 给服务端发送数据
client.send('i am client'.encode('utf8'))

# 接收服务端回传的数据
data = client.recv(1024)

print(data.decode('utf8'))

# 关闭客户端
client.close()

补充socket类的参数：

创建服务端全套写法：

# 使用 IPV4协议、TCP协议
import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

重要参数意义:

socket模块许多参数都存放在 _socket 模块中

AF_INET		# IPV4协议
AF_INET6	# IPV6协议

SOCK_STREAM	# TCP协议
SOCK_DGRAM	# UDP协议

二、通信循环

给简易版本升一下级，让服务端与客户端可以输入自定义的信息，并且不会一传输完数据就结束进程，让服务端一直处于监听状态，随时可以与客户端进行连接。

服务端

import socket

# 实例化一个套接字对象
server = socket.socket()

# 给'服务端（应用程序）'绑定一个 IP + 端口号，作为唯一标识
server.bind(('192.168.11.134', 8080))

# 设置半连接池，最多容量（等待连接数）为5
server.listen(5)

# 监听，当有客户端申请连接，获取它的socket对象和应用程序地址（IP+端口）
sock, address = server.accept()

while True:
    # 接收数据
    client_data = sock.recv(1024)

    print(client_data.decode('utf8'))

    # 发送数据
    server_data = input('输入您的回复>>>: ')
    sock.send(server_data.encode('utf8'))

客户端

import socket


# 实例化客户端的socket对象
client = socket.socket()

# 客户端根据 IP+端口 精准连接服务端
client.connect(('192.168.11.134', 8080))

while True:
    # 给服务端发送数据
    client_data = input('输入您的信息>>>: ')
    client.send(client_data.encode('utf8'))

    # 接收服务端回传的数据
    data = client.recv(1024)

    print(data.decode('utf8'))

实现你一句我一句的通信：

代码优化

1、让服务端一直处于监听状态，当服务端回复空消息，则断开与当前客户端的连接，回到监听状态
2、客户端发送的消息不可以为空（避免两者都处于revc等待状态）
3、服务端添加兼容性代码（mac linux）
4、服务端重启频繁报端口占用错误
	from socket import SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR
    server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)  # 在bind前加
5、客户端异常关闭服务端报错的问题
	异常捕获

6.服务端链接循环
7.半连接池
	设置可以等待的客户端数量（超出数量会报错）

服务端

import socket

# 实例化一个套接字对象
server = socket.socket()

# 给'服务端（应用程序）'绑定一个 IP + 端口号，作为唯一标识
server.bind(('192.168.11.134', 8080))

# 设置半连接池，最多容量（等待连接数）为5
server.listen(5)

while True:
    # 监听，当有客户端申请连接，获取它的socket对象和应用程序地址（IP+端口）
    sock, address = server.accept()

    while True:
        # 处理客户端异常断开错误
        try:
            # 接收数据
            client_data = sock.recv(1024)

            print(client_data.decode('utf8'))

            # 发送数据
            server_data = input('输入您的回复>>>: ')
            if len(server_data) == 0:
                break
            sock.send(server_data.encode('utf8'))
        except Exception as e:
            print(e)
            break

客户端

import socket


# 实例化客户端的socket对象
client = socket.socket()

# 客户端根据 IP+端口 精准连接服务端
client.connect(('192.168.11.134', 8080))

while True:
    # 给服务端发送数据
    client_msg = input('输入您的信息>>>: ')
    if len(client_msg) == 0:
        continue
    client.send(client_msg.encode('utf8'))

    # 接收服务端回传的数据
    data = client.recv(1024)

    print(data.decode('utf8'))

三、黏包问题

由于TCP协议也是一个流式协议，数据是会像流水一样进行传输

当客户端向服务端发起命令请求，服务端返回很大容量的数据，而客户端一次只接收1024字节，显然接收不完，剩余的数据不会丢失，而是会堵在传输通道中，等客户端下一次发起申请命令时，剩余的数据就会涌入，导致答非所问的问题。

TCP协议有一个特性

当发送的数据量比较少，多次发送，且发送时间间隔比较短
那么TCP会自动把这些数据全部打包成一个数据包接收


sock.send('litle')
sock.send('ll')
sock.send('a')

client.recv()
client.recv()
client.recv()
---》 litlella

解决黏包问题

• 制作报头

报头用于标识即将到来的数据具体信息

比如，数据的具体大小，这样，接收方就可以根据这个数据大小的具体信息，决定接收多大的数据

client.recv(4343534)

简易版本报头

import socket
import subprocess
import json
import struct

server = socket.socket()
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
server.listen(5)

while True:
    sock, address = server.accept()
    while True:
        data = sock.recv(1024)  # 接收cmd命令
        command_cmd = data.decode('utf8')
        sub = subprocess.Popen(command_cmd, shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
        res = sub.stdout.read() + sub.stderr.read()  # 结果可能很大
        # 1.制作报头
        data_first = struct.pack('i', len(res))
        # 2.发送报头
        sock.send(data_first)
        # 3.发送真实数据
        sock.send(res)
     
import socket
import struct

client = socket.socket()  # 买手机
client.connect(('127.0.0.1', 8080))  # 拨号

while True:
    msg = input('请输入cmd命令>>>:').strip()
    if len(msg) == 0:
        continue
    client.send(msg.encode('utf8'))
    # 1.先接收固定长度为4的报头数据
    recv_first = client.recv(4)
    # 2.解析报头
    real_length = struct.unpack('i',recv_first)[0]
    # 3.接收真实数据
    real_data = client.recv(real_length)
    print(real_data.decode('gbk'))

可以把报头制作成字典的形式，这样，除了可以接收数据具体大小信息，还可以接收更多其它的数据信息，并且strut 打包时 'i' 模式也不会数据过大而报错

拓展知识

在阅读源码的时候
	1.变量名后面跟冒号 表示的意思是该变量名需要指代的数据类型
    2.函数后更横杆加大于号表示的意思是该函数的返回值类型