Python 高级编程之网络编程 Socket（六）

一、概述

Python 网络编程是指使用 Python 语言编写的网络应用程序。这种编程涉及到网络通信、套接字编程、协议解析等多种方面的知识。

在 Python 中，有许多内置库和第三方库可以用于网络编程，例如：

• socket：它是 Python 的内置库，提供了一组简单的套接字 API，可以用于客户端/服务器编程。

• httplib：它是 Python 的内置库，提供了一组 API，可以用于发送 HTTP 请求和解析 HTTP 响应。

• urllib：它是 Python 的内置库，提供了一组 API，可以用于打开和读取 URL。

• BeautifulSoup：它是一个第三方库，可以用于解析 HTML 和 XML 文档，方便爬虫编程。

• Scrapy：它是一个第三方库，提供了一个高级的爬虫框架，可以方便爬虫编程。

使用这些库，可以实现各种类型的网络应用程序，如 Web 应用程序、网络爬虫、网络服务器、客户端/服务器程序等。

二、Python socket 模块

Python Socket 编程是 Python 中用于实现客户端/服务器网络通信的套接字编程。它是 Python 网络编程的基础。

Python 提供了两个基本的 socket 模块。

• 第一个是 Socket，它提供了标准的 BSD Sockets API。
• 第二个是 SocketServer， 它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发。

1）Socket 类型

套接字格式：

# 使用给定的地址族、套接字类型、协议编号（默认为0）来创建套接字。
socket(family,type[,protocal]) 

1、创建 TCP Socket

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

示例如下：

import socket

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

# 获取本地主机名
host = socket.gethostname()

# 设置端口号
port = 12345

# 绑定端口
tcp_socket.bind((host, port))

# 监听端口
tcp_socket.listen(5)

print(f"服务端已启动，等待客户端连接......")

以上代码实现了创建一个 TCP socket，并绑定了本地主机名和端口号，监听端口。

2、创建 UDP Socket

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

示例如下：

import socket

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

# 获取本地主机名
host = socket.gethostname()

# 设置端口号
port = 12345

# 绑定端口
udp_socket.bind((host, port))

print(f"服务端已启动，等待客户端发送数据......")

以上代码实现了创建一个 UDP socket，并绑定了本地主机名和端口号。

2）Socket 函数

注意点：

• TCP发送数据时，已建立好TCP连接，所以不需要指定地址。UDP是面向无连接的， 每次发送要指定是发给谁。
• 服务端与客户端不能直接发送列表，元组，字典。需要字符串化repr(data)。

1、服务端socket函数

2、客户端socket函数

3、公共socket函数

Python 中的 socket 库提供了一组简单的 API，可以用于创建套接字，连接到远程服务器，接收和发送数据等。下面是一个简单的 Python Socket 示例：

import socket

# 创建一个套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到远程服务器
s.connect(("www.google.com", 80))

# 发送 HTTP 请求
s.send("GET / HTTP/1.0rnrn")

# 接收响应数据
data = s.recv(4096)

# 关闭套接字
s.close()

# 打印响应数据
print(data)

三、单工，半双工以及全双工通信方式的区别

单工，半双工和全双工是通讯技术中的术语，指的是在通讯过程中，两端设备的信息传输方式不同。

• 单工（单向通信）：只有一端设备可以发送信息，另一端只能接收信息，两端不能同时发送和接收信息。

• 半双工（半双向通信）：两端设备同时可以发送和接收信息，但不能同时发送。两端各自占有通讯频道，在不同的时间段内交替发送和接收信息。

• 全双工（全双向通信）：两端设备同时可以发送和接收信息，并且可以同时发送。两端设备可以同时占有通讯频道，并且同时进行信息的传输。

不同的通讯方式适用于不同的场景，例如电话通话属于半双工通信，而网络数据传输通常属于全双工通信。在选择通讯技术时，需要根据具体应用场景，考虑通讯的实际需求，以选择最合适的通讯方式。

四、单工，半双工以及全双工Python示例

在 Python 中，我们可以使用 socket 模块来实现不同的通讯方式。

1）单工（单向通信）示例

服务端代码：

import socket

server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('0.0.0.0', 8000))
server_socket.listen()

connection, address = server_socket.accept()
print(f'Accepted connection from {address}')

while True:
    data = connection.recv(1024)
    if not data:
        break
    print(f'Received data: {data.decode()}')

connection.close()

客户端代码：

import socket

client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(('localhost', 8000))

while True:
    data = input('Enter message to send: ')
    client_socket.sendall(data.encode())
    if data == 'quit':
        break

client_socket.close()

2）半双工（半双向通信）示例

服务端代码：

import socket

server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('0.0.0.0', 8000))
server_socket.listen()

connection, address = server_socket.accept()
print(f'Accepted connection from {address}')

while True:
    data = connection.recv(1024)
    if not data:
        break
    print(f'Received data: {data.decode()}')
    response = input('Enter response: ')
    connection.sendall(response.encode())
    if response == 'quit':
        break

connection.close()

客户端代码：

import socket

client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(('localhost', 8000))

while True:
    data = input('Enter message to send: ')
    client_socket.sendall(data.encode())
    if data == 'quit':
        break
    response = client_socket.recv(1024).decode()
    print(f'Received response: {response}')

client_socket.close()

3）全双工（全双向通信）示例

服务端代码：

import socket
import threading

server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('0.0.0.0', 8000))
server_socket.listen()

connection, address = server_socket.accept()
print(f'Accepted connection from {address}')

def receive_data():
    while True:
        data = connection.recv(1024)
        if not data:
            break
        print(f'Received data: {data.decode()}')

def send_data():
    while True:
        data = input('Enter message to send: ')
        connection.sendall(data.encode())
        if data == 'quit':
            break

receive_thread = threading.Thread(target=receive_data)
send_thread = threading.Thread(target=send_data)

receive_thread.start()
send_thread.start()

receive_thread.join()
send_thread.join()

connection.close()

客户端代码：

import socket
import threading

client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(('localhost', 8000))

def receive_data():
    while True:
        data = client_socket.recv(1024).decode()
        if not data:
            break
        print(f'Received data: {data}')

def send_data():
    while True:
        data = input('Enter message to send: ')
        client_socket.sendall(data.encode())
        if data == 'quit':
            break

receive_thread = threading.Thread(target=receive_data)
send_thread = threading.Thread(target=send_data)

receive_thread.start()
send_thread.start()

receive_thread.join()
send_thread.join()

client_socket.close()

Python 高级编程之网络编程 Socket讲解就先到这里，有任何疑问欢迎给我留言或私信，后续会持续更新相关技术文章，请小伙伴耐心等待哦，也可关注我的公众号【大数据与云原生技术分享】深入交流技术~

最后

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