Python3 網路編程

Python 提供了兩個級別訪問的網路服務。:

  • 低級別的網路服務支持基本的 Socket,它提供了標準的 BSD Sockets API,可以訪問底層操作系統Socket介面的全部方法。
  • 高級別的網路服務模組 SocketServer, 它提供了伺服器中心類,可以簡化網路伺服器的開發。

什麼是 Socket?

Socket又稱"套接字",應用程式通常通過"套接字"向網路發出請求或者應答網路請求,使主機間或者一臺電腦上的進程間可以通訊。


socket()函數

Python 中,我們用 socket()函數來創建套接字,語法格式如下:

socket.socket([family[, type[, proto]]])

參數

  • family: 套接字家族可以使AF_UNIX或者AF_INET
  • type: 套接字類型可以根據是面向連接的還是非連接分為SOCK_STREAMSOCK_DGRAM
  • protocol: 一般不填默認為0.

Socket 對象(內建)方法

函數 描述
伺服器端套接字
s.bind() 綁定地址(host,port)到套接字, 在AF_INET下,以元組(host,port)的形式表示地址。
s.listen() 開始TCP監聽。backlog指定在拒絕連接之前,操作系統可以掛起的最大連接數量。該值至少為1,大部分應用程式設為5就可以了。
s.accept() 被動接受TCP客戶端連接,(阻塞式)等待連接的到來
客戶端套接字
s.connect() 主動初始化TCP伺服器連接,。一般address的格式為元組(hostname,port),如果連接出錯,返回socket.error錯誤。
s.connect_ex() connect()函數的擴展版本,出錯時返回出錯碼,而不是拋出異常
公共用途的套接字函數
s.recv() 接收TCP數據,數據以字串形式返回,bufsize指定要接收的最大數據量。flag提供有關消息的其他資訊,通常可以忽略。
s.send() 發送TCP數據,將string中的數據發送到連接的套接字。返回值是要發送的位元組數量,該數量可能小於string的位元組大小。
s.sendall() 完整發送TCP數據,完整發送TCP數據。將string中的數據發送到連接的套接字,但在返回之前會嘗試發送所有數據。成功返回None,失敗則拋出異常。
s.recvfrom() 接收UDP數據,與recv()類似,但返回值是(data,address)。其中data是包含接收數據的字串,address是發送數據的套接字地址。
s.sendto() 發送UDP數據,將數據發送到套接字,address是形式為(ipaddr,port)的元組,指定遠程地址。返回值是發送的位元組數。
s.close() 關閉套接字
s.getpeername() 返回連接套接字的遠程地址。返回值通常是元組(ipaddr,port)。
s.getsockname() 返回套接字自己的地址。通常是一個元組(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value) 設置給定套接字選項的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen]) 返回套接字選項的值。
s.settimeout(timeout) 設置套接字操作的超時期,timeout是一個浮點數,單位是秒。值為None表示沒有超時期。一般,超時期應該在剛創建套接字時設置,因為它們可能用於連接的操作(如connect())
s.gettimeout() 返回當前超時期的值,單位是秒,如果沒有設置超時期,則返回None。
s.fileno() 返回套接字的檔描述符。
s.setblocking(flag) 如果flag為0,則將套接字設為非阻塞模式,否則將套接字設為阻塞模式(默認值)。非阻塞模式下,如果調用recv()沒有發現任何數據,或send()調用無法立即發送數據,那麼將引起socket.error異常。
s.makefile() 創建一個與該套接字相關連的檔

簡單實例

服務端

我們使用 socket 模組的 socket 函數來創建一個 socket 對象。socket 對象可以通過調用其他函數來設置一個 socket 服務。

現在我們可以通過調用 bind(hostname, port) 函數來指定服務的 port(端口)

接著,我們調用 socket 對象的 accept 方法。該方法等待客戶端的連接,並返回 connection 對象,表示已連接到客戶端。

完整代碼如下:

#!/usr/bin/python3
# 檔案名:server.py

# 導入 socket、sys 模組
import socket
import sys

# 創建 socket 對象
serversocket = socket.socket(
            socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 獲取本地主機名

host = socket.gethostname()

port = 9999

# 綁定端口號

serversocket.bind((host, port))

# 設置最大連接數,超過後排隊

serversocket.listen(5)

while True:
    # 建立客戶端連接
    clientsocket,addr = serversocket.accept()

    print("連接地址: %s" % str(addr))

    msg='歡迎訪問IT研修!'+ "\r\n"
    clientsocket.send(msg.encode('utf-8'))
    clientsocket.close()

客戶端

接下來我們寫一個簡單的客戶端實例連接到以上創建的服務。端口號為 9999。

socket.connect(hosname, port ) 方法打開一個 TCP 連接到主機為 hostname 端口為 port 的服務商。連接後我們就可以從服務端獲取數據,記住,操作完成後需要關閉連接。

完整代碼如下:

#!/usr/bin/python3
# 檔案名:client.py

# 導入 socket、sys 模組
import socket
import sys

# 創建 socket 對象
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 獲取本地主機名

host = socket.gethostname()

# 設置端口號

port = 9999

# 連接服務,指定主機和端口
s.connect((host, port))

# 接收小於 1024 位元組的數據
msg = s.recv(1024)

s.close()

print (msg.decode('utf-8'))

現在我們打開兩個終端,第一個終端執行 server.py 檔:

$ python3 server.py

第二個終端執行 client.py 檔:

$ python3 client.py
歡迎訪問IT研修!


這時我們再打開第一個終端,就會看到有以下資訊輸出:

連接地址: ('192.168.0.118', 33397)

Python Internet 模組

以下列出了 Python 網路編程的一些重要模組:

協議功能用處端口號Python 模組
HTTP網頁訪問80httplib, urllib, xmlrpclib
NNTP閱讀和張貼新聞文章,俗稱為"帖子"119nntplib
FTP檔傳輸20ftplib, urllib
SMTP發送郵件25smtplib
POP3接收郵件110poplib
IMAP4獲取郵件143imaplib
Telnet命令行23telnetlib
Gopher資訊查找70gopherlib, urllib

更多內容可以參閱官網的 Python Socket Library and Modules