Python套接字教程展示了如何使用套接字进行Python网络编程。套接字编程是低级的。本教程的目标是介绍网络编程，包括这些底层细节。有更高级别的PythonAPI，例如Twisted，可能更适合。
在编程中，套接字是网络上运行的两个程序之间通信的端点。套接字用于在客户端程序和服务器程序之间创建连接。
Python的socket模块提供了BerkeleysocketsAPI的接口。
网络协议
TCP/IP是设备用来通过Internet和大多数本地网络进行通信的一套协议。TCP更可靠，具有广泛的错误检查，并且需要更多资源。它由HTTP、SMTP或FTP等服务使用。UDP的可靠性低得多，错误检查有限，并且需要的资源较少。它被VoIP等服务使用。
socket.SOCK_STREAM用于为TCP创建套接字，为UDP创建socket.SOCK_DGRAM。
地址族
当我们创建一个套接字时，我们必须指定它的地址族。然后我们只能在套接字中使用该类型的地址。
- AF_UNIX、AF_LOCAL-本地通信
- AF_INET-IPv4互联网协议
- AF_INET6-IPv6互联网协议
- AF_IPX-IPX-Novell协议
- AF_BLUETOOTH-无线蓝牙协议
- AF_PACKET-低级数据包接口
对于AF_INET地址族，指定了一对（主机，端口）。host是一个字符串，表示主机名，如example.com或像93.184.216.34这样的IPv4地址，端口是一个整数。
Python获取IP地址
使用gethostbyname，我们可以得到主机的IP地址。
#!/usr/bin/python
import socket
ip = socket.gethostbyname('example.com')
print(ip)
该示例打印example.com的IP地址。
$ ./get_ip.py 93.184.216.34
PythonUDP套接字示例
UDP是一种通过网络传输独立数据包的通信协议，不保证到达且不保证交付顺序。使用UDP的一项服务是每日报价(QOTD)。
#!/usr/bin/python
import socket
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as s:
message = b''
addr = ("djxmmx.net", 17)
s.sendto(message, addr)
data, address = s.recvfrom(1024)
print(data.decode())
该示例创建了一个连接到QOTD服务的客户端程序。
import socket
我们导入socket模块。
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as s:
为IPv4创建了一个数据报套接字。
message = b''
我们发送一条空消息；QOTD服务通过向套接字发送任意数据来工作；它只是用引号回应。为了通过TCP/UDP进行通信，我们使用二进制字符串。
addr = ("djxmmx.net", 17)
我们提供地址和端口。
s.sendto(message, addr)
我们使用sendto方法发送数据。
data, address = s.recvfrom(1024)
UDP套接字使用recvfrom来接收数据。它的参数是缓冲区大小。返回值是一对（数据，地址），其中数据是表示接收到的数据的字节串，地址是发送数据的套接字的地址。
print(data.decode())
我们将解码后的数据打印到终端。
$ ./qotd_client.py
"Oh the nerves, the nerves; the mysteries of this machine called man!
Oh the little that unhinges it, poor creatures that we are!"
Charles Dickens (1812-70)
这是一个示例输出。
PythonTCP套接字示例
这些是提供当前时间的服务器。客户端无需命令即可简单地连接到服务器，服务器会以当前时间进行响应。
#!/usr/bin/python
import socket
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
host = "time.nist.gov"
port = 13
s.connect((host, port))
s.sendall(b'')
print(str(s.recv(4096), 'utf-8'))
该示例通过连接到时间服务器的TCP套接字来确定当前时间。
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
为IPv4创建了一个TCP套接字。
host = "time.nist.gov" port = 13
这是工作时间服务器的主机名和端口号。
s.connect((host, port))
我们使用connect连接到远程套接字。
s.sendall(b'')
sendall方法向套接字发送数据。套接字必须连接到远程套接字。它继续从字节发送数据，直到发送完所有数据或发生错误。
print(str(s.recv(4096), 'utf-8'))
我们打印接收到的数据。recv方法从套接字接收最多tobuffersize个字节。当没有数据可用时，它会阻塞，直到至少有一个字节可用或直到远程端关闭。当远程端关闭并读取所有数据时，它返回一个空字节字符串。
Python套接字HEAD请求
HEAD请求是没有消息正文的GET请求。请求/响应的标头包含元数据，例如HTTP协议版本或内容类型。
#!/usr/bin/python
import socket
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
s.connect(("webcode.me" , 80))
s.sendall(b"HEAD / HTTP/1.1\r\nHost: webcode.me\r\nAccept: text/html\r\n\r\n")
print(str(s.recv(1024), 'utf-8'))
在示例中，我们向webcode.me发送HEAD请求。
s.sendall(b"HEAD / HTTP/1.1\r\nHost: webcode.me\r\nAccept: text/html\r\n\r\n")
head请求是通过HEAD命令发出的，后跟资源URL和HTTP协议版本。请注意，\r\n是通信过程的必需部分。RFC7231文档中描述了详细信息。
$ head_request.py HTTP/1.1 200 OK Server: nginx/1.6.2 Date: Sun, 08 Sep 2019 11:23:25 GMT Content-Type: text/html Content-Length: 348 Last-Modified: Sat, 20 Jul 2019 11:49:25 GMT Connection: keep-alive ETag: "5d32ffc5-15c" Accept-Ranges: bytes
Python套接字GET请求
HTTPGET方法请求指定资源的表示。使用GET的请求应该只检索数据。
#!/usr/bin/python
import socket
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
s.connect(("webcode.me" , 80))
s.sendall(b"GET / HTTP/1.1\r\nHost: webcode.me\r\nAccept: text/html\r\nConnection: close\r\n\r\n")
while True:
data = s.recv(1024)
if not data:
break
print(data.decode())
该示例使用GET请求读取webcode.me的主页。
s.sendall(b"GET / HTTP/1.1\r\nHost: webcode.me\r\nAccept: text/html\r\nConnection: close\r\n\r\n")
对于HTTP1.1协议，默认情况下连接可能是持久的。这就是我们发送Connection:close标头的原因。
while True:
data = s.recv(1024)
if not data:
break
print(data.decode())
我们使用while循环来处理接收到的数据。如果没有错误发生，recv返回接收到的字节。如果连接已正常关闭，则返回值为空字节字符串。recv是一种阻塞方法，它会阻塞直到完成、达到超时或发生其他异常。
$ ./get_request.py
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.6.2
Date: Sun, 08 Sep 2019 11:39:34 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 348
Last-Modified: Sat, 20 Jul 2019 11:49:25 GMT
Connection: keep-alive
ETag: "5d32ffc5-15c"
Access-Control-Allow-Origin: *
Accept-Ranges: bytes
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>My html page</title>
</head>
<body>
<p>
Today is a beautiful day. We go swimming and fishing.
</p>
<p>
Hello there. How are you?
</p>
</body>
</html>
回声客户端服务器示例
回显服务器将来自客户端的消息发回。它是用于测试和学习的经典示例。
#!/usr/bin/python
import socket
import time
with socket.socket() as s:
host = 'localhost'
port = 8001
s.bind((host, port))
print(f'socket binded to {port}')
s.listen()
con, addr = s.accept()
with con:
while True:
data = con.recv(1024)
if not data:
break
con.sendall(data)
回显服务器将客户端消息发送回客户端。
host = 'localhost' port = 8001
服务器在端口8001上的本地主机上运行。
s.bind((host, port))
bind方法建立通信端点。它将套接字绑定到指定地址。套接字必须尚未绑定。（地址的格式取决于地址族。）
s.listen()
listen方法使服务器能够接受连接。服务器现在可以侦听套接字上的连接。listen有一个backlog参数。它指定系统在拒绝新连接之前允许的未接受连接数。该参数自Python3.5起是可选的。如果未指定，则选择默认积压值。
con, addr = s.accept()
使用accept，服务器接受一个连接。它阻止并等待传入连接。套接字必须绑定到一个地址并侦听连接。返回值是一对(con,addr)，其中con是一个新套接字对象，可用于在连接上发送和接收数据，addr是绑定到连接另一端套接字的地址。
请注意，accept创建了一个新套接字用于与客户端通信，该套接字与侦听套接字不同。
#!/usr/bin/python
import socket
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
host = "localhost"
port = 8001
s.connect((host, port))
s.sendall(b'hello there')
print(str(s.recv(4096), 'utf-8'))
客户端向回显服务器发送消息。
异步服务器示例
为了提高服务器的性能，我们可以使用asyncio模块。
#!/usr/bin/python
# from threading import current_thread
import asyncio
async def handle_client(reader, writer):
data = (await reader.read(1024))
writer.write(data)
writer.close()
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.create_task(asyncio.start_server(handle_client, 'localhost', 8001))
loop.run_forever()
我们现在可以测试阻塞和非阻塞服务器的性能。
$ ab -c 50 -n 1000 http://localhost:8001/
例如，我们可以使用Apache基准测试工具测试性能。在我们的例子中，该命令发送1000个请求，一次发送50个。
在本教程中，我们展示了如何使用Python中的套接字创建简单的网络程序。
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