深入解析：【python】python进阶——网络编程

import socket

# 创建TCP socket
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 创建UDP socket
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

参数说明：
AF_INET：IPv4地址族
SOCK_STREAM：TCP协议
SOCK_DGRAM：UDP协议

2.2 TCP Socket工作流程

服务器端：

import socket

# 创建TCP socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定地址和端口
server_socket.bind(('localhost', 8888))

# 开始监听
server_socket.listen(5)
print("服务器启动，等待连接...")

while True:
# 接受客户端连接
client_socket, addr = server_socket.accept()
print(f"接收到来自 {addr} 的连接")
# 接收数据
data = client_socket.recv(1024)
print(f"收到数据: {data.decode()}")
# 发送响应
client_socket.send("你好，客户端！".encode())
# 关闭连接
client_socket.close()

客户端：

import socket

# 创建TCP socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务器
client_socket.connect(('localhost', 8888))

# 发送数据
client_socket.send("你好，服务器！".encode())

# 接收响应
response = client_socket.recv(1024)
print(f"服务器响应: {response.decode()}")

# 关闭连接
client_socket.close()

2.3 UDP Socket工作流程

服务器端：

import socket

# 创建UDP socket
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定地址和端口
udp_socket.bind(('localhost', 9999))

print("UDP服务器启动，等待数据...")

while True:
# 接收数据
data, addr = udp_socket.recvfrom(1024)
print(f"收到来自 {addr} 的数据: {data.decode()}")
# 发送响应
udp_socket.sendto("收到消息！".encode(), addr)

客户端：

import socket

# 创建UDP socket
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 发送数据
udp_socket.sendto("你好，UDP服务器！".encode(), ('localhost', 9999))

# 接收响应
response, addr = udp_socket.recvfrom(1024)
print(f"服务器响应: {response.decode()}")

# 关闭socket
udp_socket.close()

三、高级网络编程框架

3.1 socketserver模块

Python提供了更高级的socketserver模块，简化了网络服务器的创建。

TCP服务器示例：

import socketserver

class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
def handle(self):
# 处理请求
self.data = self.request.recv(1024).strip()
print(f"{self.client_address[0]} 发送: {self.data.decode()}")
# 发送响应
self.request.sendall(self.data.upper())

if __name__ == "__main__":
HOST, PORT = "localhost", 9999
# 创建TCP服务器
with socketserver.TCPServer((HOST, PORT), MyTCPHandler) as server:
print(f"服务器启动在 {HOST}:{PORT}")
server.serve_forever()

3.2 异步网络编程

对于高性能网络应用，Python提供了asyncio模块。

异步TCP服务器示例：

import asyncio

async def handle_client(reader, writer):
data = await reader.read(100)
message = data.decode()
addr = writer.get_extra_info('peername')
print(f"收到来自 {addr} 的消息: {message}")
writer.write(f"已接收: {message}".encode())
await writer.drain()
writer.close()

async def main():
server = await asyncio.start_server(
handle_client, '127.0.0.1', 8888)
addr = server.sockets[0].getsockname()
print(f'服务器运行在 {addr}')
async with server:
await server.serve_forever()

asyncio.run(main())

四、简单的聊天应用实现

一个简单的多客户端聊天服务器示例：

import socket
import threading

class ChatServer:
def __init__(self, host='localhost', port=8888):
self.host = host
self.port = port
self.clients = []
self.nicknames = []
self.server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
self.server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
def broadcast(self, message):
for client in self.clients:
try:
client.send(message)
except:
self.remove_client(client)
def remove_client(self, client):
if client in self.clients:
index = self.clients.index(client)
self.clients.remove(client)
nickname = self.nicknames[index]
self.nicknames.remove(nickname)
self.broadcast(f"{nickname} 离开了聊天室!".encode())
def handle_client(self, client):
while True:
try:
message = client.recv(1024)
self.broadcast(message)
except:
self.remove_client(client)
break
def receive(self):
self.server_socket.bind((self.host, self.port))
self.server_socket.listen()
print(f"服务器运行在 {self.host}:{self.port}")
while True:
client, address = self.server_socket.accept()
print(f"连接到: {str(address)}")
client.send("NICK".encode())
nickname = client.recv(1024).decode()
self.nicknames.append(nickname)
self.clients.append(client)
print(f"用户昵称: {nickname}")
self.broadcast(f"{nickname} 加入了聊天室!".encode())
client.send("连接到服务器!".encode())
thread = threading.Thread(target=self.handle_client, args=(client,))
thread.start()

if __name__ == "__main__":
server = ChatServer()
server.receive()

五、常见问题与解决方案

5.1 端口占用问题

# 设置SO_REUSEADDR选项解决端口占用
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

5.2 处理连接中断

try:
data = client_socket.recv(1024)
if not data:
print("连接已关闭")
break
except ConnectionResetError:
print("客户端连接中断")

5.3 设置超时

# 设置接收超时
client_socket.settimeout(30.0)  # 30秒超时

附录：Python网络编程API参考

下面表格提供了Python网络编程中最常用API的完整参考，包括参数和返回值信息，可以帮助开发者更高效地使用Python进行网络编程。

socket模块核心API

API	描述	参数	返回值	示例
`s.socket(family, type, proto)`	创建新的socket对象	`family`: 地址族(AF_INET/AF_INET6) `type`: socket类型(SOCK_STREAM/ SOCK_DGRAM) `proto`: 协议号(通常为0)	socket对象	`s = socket.socket` `(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)`
`s.gethostname()`	获取当前主机名	无	字符串形式的主机名	`host = socket.gethostname()`
`s.gethostbyname(hostname)`	通过主机名获取IP地址	`hostname`: 主机名字符串	IP地址字符串	`ip = socket.gethostbyname('www.example.com')`
`s.gethostbyaddr(ip_address)`	通过IP地址获取主机信息	`ip_address`: IP地址字符串	(hostname, aliaslist, ipaddrlist)元组	`info = socket.gethostbyaddr('8.8.8.8')`
`s.getservbyname(servicename, protocolname)`	通过服务名获取端口号	`servicename`: 服务名称(如'http') `protocolname`: 协议名称(如'tcp')	端口号整数	`port = socket.getservbyname('http', 'tcp')`
`s.getservbyport(port, protocolname)`	通过端口号获取服务名	`port`: 端口号整数 `protocolname`: 协议名称(如'tcp')	服务名字符串	`service = socket.getservbyport(80, 'tcp')`
`s.inet_aton(ip_string)`	将IPv4地址转换为32位打包二进制格式	`ip_string`: IPv4地址字符串	打包的二进制数据(4字节)	`packed = socket.inet_aton('192.168.1.1')`
`s.inet_ntoa(packed_ip)`	将32位打包的IPv4地址转换为字符串格式	`packed_ip`: 打包的二进制IP地址	IPv4地址字符串	`ip = socket.inet_ntoa(packed)`
`s.inet_pton(address_family, ip_str)`	将IP地址转换为打包二进制格式	`address_family`: AF_INET或AF_INET6 `ip_str`: IP地址字符串	打包的二进制数据	`packed = socket.inet_pton(socket.AF_INET6, '::1')`
`s.inet_ntop(address_family, packed_ip)`	将打包的二进制IP地址转换为字符串格式	`address_family`: AF_INET或AF_INET6 `packed_ip`: 打包的二进制IP地址	IP地址字符串	`ip=socket.inet_ntop` `(socket.AF_INET6, packed)`

Socket对象方法

方法	描述	参数	返回值	适用协议
`bind(address)`	将socket绑定到地址	`address`: (host, port)元组	无	TCP/UDP
`listen(backlog)`	启动TCP监听	`backlog`: 最大挂起连接数	无	TCP
`accept()`	接受TCP连接	无	(socket, address)元组	TCP
`connect(address)`	连接到远程socket	`address`: (host, port)元组	无	TCP
`connect_ex(address)`	connect()的扩展版本，出错时返回错误码而非异常	`address`: (host, port)元组	错误代码(成功时为0)	TCP
`send(data)`	发送TCP数据	`data`: 要发送的字节数据	已发送的字节数	TCP
`recv(bufsize)`	接收TCP数据	`bufsize`: 最大接收字节数	接收到的数据字节	TCP
`sendall(data)`	完整发送TCP数据	`data`: 要发送的字节数据	无(成功)/抛出异常(失败)	TCP
`sendto(data, address)`	发送UDP数据	`data`: 要发送的字节数据 `address`: (host, port)元组	已发送的字节数	UDP
`recvfrom(bufsize)`	接收UDP数据	`bufsize`: 最大接收字节数	(data, address)元组	UDP
`close()`	关闭socket	无	无	TCP/UDP
`settimeout(value)`	设置超时时间(秒)	`value`: 超时时间(浮点数)	无	TCP/UDP
`gettimeout()`	获取超时设置	无	超时时间(秒)，未设置返回None	TCP/UDP
`setsockopt(level, optname, value)`	设置socket选项	`level`: 选项级别 `optname`: 选项名称 `value`: 选项值	无	TCP/UDP
`getsockopt(level, optname)`	获取socket选项	`level`: 选项级别 `optname`: 选项名称	选项值	TCP/UDP
`setblocking(flag)`	设置阻塞或非阻塞模式	`flag`: True为阻塞， False为非阻塞	无	TCP/UDP
`getpeername()`	返回远程地址	无	(ip, port)元组	TCP
`getsockname()`	返回socket自己的地址	无	(ip, port)元组	TCP/UDP
`shutdown(how)`	关闭连接的一部分	`how`: SHUT_RD/ SHUT_WR/ SHUT_RDWR	无	TCP

socketserver模块核心类

类	描述	主要方法	返回值
`server.TCPServer`	TCP同步服务器基类	`serve_forever()`: 持续处理请求 `handle_request()`: 处理单个请求 `shutdown()`: 停止服务	无
`server.UDPServer`	UDP同步服务器基类	同上	同上
`server.ThreadingMixIn`	线程混合类，用于创建多线程服务器	与服务器类混合使用	无
`server.ForkingMixIn`	进程混合类，用于创建多进程服务器	与服务器类混合使用	无
`server.BaseRequestHandler`	请求处理程序基类	`handle()`: 必须重写的方法，处理请求 `setup()`: 初始化方法 `finish()`: 清理方法	无

asyncio网络编程核心API

API	描述	参数	返回值
`asyncio.start_server(client_connected_cb, host, port)`	创建TCP服务器	`client_connected_cb`: 客户端连接回调 `host`: 主机地址 `port`: 端口号	Server对象
`asyncio.open_connection(host, port)`	创建TCP客户端连接	`host`: 服务器主机地址 `port`: 服务器端口号	(reader, writer)元组
`asyncio.start_unix_server(client_connected_cb, path)`	创建Unix域套接字服务器	`client_connected_cb`: 客户端连接回调 `path`: 套接字路径	Server对象
`asyncio.open_unix_connection(path)`	创建Unix域套接字客户端连接	`path`: 套接字路径	(reader, writer)元组
`asyncio.StreamReader.read(n)`	从流中读取数据	`n`: 要读取的字节数	读取的数据(bytes)
`asyncio.StreamReader.readline()`	从流中读取一行	无	读取的行(bytes)
`asyncio.StreamWriter.write(data)`	向流中写入数据	`data`: 要写入的数据(bytes)	无
`asyncio.StreamWriter.drain()`	等待写入操作完成	无	无
`asyncio.StreamWriter.close()`	关闭流	无	无

select模块核心API

API	描述	参数	返回值
`select.select(rlist, wlist, xlist[, timeout])`	等待I/O就绪	`rlist`: 等待读取的对象列表 `wlist`: 等待写入的对象列表 `xlist`: 等待异常的对象列表 `timeout`: 超时时间(秒)	(rready, wready, xready)三元组
`select.poll()`	创建poll对象	无	poll对象
`poll.register(fd[, eventmask])`	注册文件描述符到poll对象	`fd`: 文件描述符 `eventmask`: 事件掩码	无
`poll.unregister(fd)`	从poll对象中取消注册文件描述符	`fd`: 文件描述符	无
`poll.poll([timeout])`	等待事件	`timeout`: 超时时间(毫秒)	[(fd, event), ...]列表

常见常量参数

常量	值	描述
`socket.AF_INET`	2	IPv4地址族
`socket.AF_INET6`	10	IPv6地址族
`socket.SOCK_STREAM`	1	TCP协议类型
`socket.SOCK_DGRAM`	2	UDP协议类型
`socket.SOL_SOCKET`	1	Socket选项级别
`socket.SO_REUSEADDR`	2	地址重用选项
`socket.SO_KEEPALIVE`	9	保持连接选项
`socket.SHUT_RD`	0	关闭接收方向
`socket.SHUT_WR`	1	关闭发送方向
`socket.SHUT_RDWR`	2	关闭双向连接

参考

posted @ 2025-09-15 11:42 yjbjingcha 阅读(13) 评论(0) 收藏举报

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