Python Socket编程：工作流程、示例代码及相关基础知识

目录展示了 Python Socket 编程的工作流程，还有 Python 客户端与服务器的通信示例代码，最后进行了快速总结，即 Python Socket 编程总结。

在今天的教程里，我们会介绍关于 Python 基础知识的 Python 的 socket 编程。Python 的 socket 接口和 C 以及 Java 是类似的。所以，如果您具备 C 或 Java 的编程背景，那么在 Python 中学习 socket 编程就会容易很多。

在 Python 中使用 socket 较为简单，这使得快速的应用程序开发得以鼓励。因此，不应担忧 Python 是否是你的第一门编程语言，而应感到幸运。

Python 提供了两类 API 库，能够用于 socket 编程。在底层方面，Python 借助“socket”library 来为无连接以及面向连接的网络协议构建客户端和服务器模块。在更高的级别上，你可以运用 ftplib 和 httplib 等库去与应用程序级别的网络协议（例如 FTP 和 HTTP）进行交互。

我们将在这篇文章里讨论专门为 Python socket 编程而设计且被广泛使用的“socket”库。我们会介绍这个库所提供的主要功能，这些功能能够帮助您构建客户端和服务器模块。最后，您可以通过示例代码看到客户端与服务器通信的演示。

socket 是学习 Python socket 编程必须要了解的关键且基础的实体。在本节里，我们阐述了 socket 的概念，还介绍了创建 socket 以及与它进行通信的相关办法。

Python Socket 编程简述

什么是socket？

socket 是一种双向通信的链路端点。这个端点由 IP 地址和端口号组合而成。

对于 Client-Server 通信，需要在一端配置 socket 以发起连接，同时在另一端配置 socket 来监听传入的消息。接着，在一端发送响应，而在另一端也发送响应，以此建立双向通信。

socket 甚至能够让跨越不同大陆的进程进行通信。

如何在 Python 中创建 socket 对象？

创建/初始化 socket 时，我们会用到 socket.socket()方法。这个方法在 Python 的 socket 模块里是有定义的。它的语法情况如下。

创建一个 socket 对象，该对象的家族为 socket_family，类型为 socket_type，协议参数 protocol 被设置为 0，即 sock_obj = socket.socket(socket_family, socket_type, protocol=0) 。

在哪里，

socket_type 用于定义两个端点之间的通信类型，它可以具备以下这些值。协议方面，我们通常会保留该字段或者将该字段设置为零。

import socket#for sockets
创建一个 AF_INET 类型的、STREAM 模式的（TCP）套接字。
创建一个名为 sock_obj 的套接字对象，该套接字使用 IPv4 地址族（socket.AF_INET）和 TCP 流协议（socket.SOCK_STREAM）。
print ('Socket Initialized')

这是创建套接字对象的方式。然而，倘若上述例子无法将套接字实例化，那该怎么办呢？您又将怎样去解决这个错误呢？

您需要把上述代码放置在 Python 的 try 块和 except 块之内。利用 Python 的异常处理机制，您能够对错误的缘由进行追踪。

#管理python套接字编程中的错误
 
import socket#for sockets
import sys  #for exit
 
try:
创建一个套接字，其地址族为 AF_INET，类型为 STREAM（即 TCP 类型）。
创建一个套接字对象 sock_obj，该套接字使用 IPv4 地址族（socket.AF_INET）和 TCP 流协议（socket.SOCK_STREAM）。
如果不是 socket.error 导致的错误，就会执行后续代码；如果是 socket.error 导致的错误，会将错误信息存储在 err_msg 中。
打印（“无法实例化套接字。错误代码：” + 字符串（err_msg[0]） + “，错误消息：” + err_msg[1]）
 sys.exit();
 
print ('Socket Initialized')

我们将在接下来的部分解释 Socket 库中那些可用于创建客户端/服务器程序的函数。

Python 的套接字库中有多少种可用的套接字方法？

用于 Python 套接字编程的套接字方法可以被我们分为以下三类。

服务器套接字可用的方法有哪些？

服务器套接字方法

sock_object 进行监听（积压）；sock_object 进行接受：客户端套接字具备哪些可用的方法？

客户端套接字方法

Python中可用的通用套接字方法有哪些？

通用套接字方法

sock_object 进行发送操作；sock_object 进行接收并获取发送方地址的操作；sock_object 进行发送到指定地址的操作；sock_object 获取主机名的操作；sock_object 关闭连接的操作。

我们目前已经列出了“socket”库为 Python 套接字编程所提供的所有套接字工具。接着，我们要给您展示实现客户端 - 服务器通信的套接字函数调用的工作流程。请参考以下快照，它阐述了在客户端与服务器之间建立通道所需的每个套接字调用。

Python Socket 编程工作流程

下图描述了客户端和服务器端点的套接字方法的调用顺序。

从上面的流程图中，您可以了解到在 Python 中创建客户端/服务器套接字程序所需要的所有套接字方法。现在，是开始设置真正的 Python 客户端和服务器组件的时候了。

Python 客户端-服务器通信示例代码

客户端-服务器程序将具有以下两个 Python 模块。

检查一下服务器代码。要注意的是，此代码已经在 Python 3 上进行过测试。

Python-Server.py

该服务器模块将向/从客户端发送和接收数据。

Python-Server.py 文件包含一些代码，这些代码用于创建服务器套接字。这个套接字会一直处于等待状态，直到收到来自客户端的请求。

每当客户端连接时，服务器都会接受该连接。

在下面的代码里，我们要求用户去输入他期望传递给客户端的那个响应。

import socket
import time
def Main():
 host = "127.0.0.1"
 port = 5001
 mySocket = socket.socket()
 mySocket.bind((host,port))
 
 mySocket.listen(1)
mySocket 接收连接并返回连接对象 conn 和地址 addr 。
打印("来自: " + str(addr))
 while True:
使用 conn 接收了 1024 字节的数据，然后对其进行解码操作。
  if not data:
break
打印（“来自已连接用户：” + 数据的字符串表示形式）
  
  data = str(data).upper()
打印("从用户接收: " + str(data))
  data = input(" ? ")
  conn.send(data.encode())
  
 conn.close()
 
if __name__ == '__main__':
 Main()

Python-Client.py

在客户端，我们创建一个套接字。接着，使用提供的主机和端口值来连接到服务器。

import socket
def Main():
 host = '127.0.0.1'
 port = 5001
 mySocket = socket.socket()
 mySocket.connect((host,port))
 message = input(" ? ")
 while message != 'q':
mySocket 发送了 message 进行编码后的内容。
mySocket 接收了 1024 字节的数据并进行解码，解码后的数据赋值给了 data
打印（“从服务器接收：” + 数据）
	message = input(" ? ")
 mySocket.close()
if __name__ == '__main__':
 Main()

如何运行客户端-服务器程序？

您需要通过单独的命令窗口来运行这两个模块。您也可以在两个不同的 IDLE 实例中运行它们。

您将先执行服务器模块，接着执行客户端。我们已经给出了关于客户端 - 服务器程序的完整执行情况概述。

Python 3.5.1 ，其版本号为 v3.5.1 ，于 2015 年 12 月 6 日生成 ，时间是 01:54:25 ，使用的是 MSC v.1900 64 位（AMD64）编译器 ，运行在 win32 系统上
输入“copyright”或者“credits”或者“license()”以获取更多信息。
重新启动：C:\Users\Techbeamers\AppData\Local\Programs\Python\Python35\Python-Server.py
有一个连接来自于 ('127.0.0.1', 50001)
 ? Hello Dear Reader
非常感谢。这就是激励我们的东西。

Python 3.5.1 版本，其版本号为 v3.5.1，生成时间是 2015 年 12 月 6 日 01 时 54 分 25 秒，由 MSC v.1900 64 位（AMD64）编译，运行在 win32 系统上
Type "copyright", "credits" or "license()" for more information.
 
C:\Users\Techbeamers\AppData\Local\Programs\Python\Python35\Python-Client.py 开始重新启动。
 ? Hello TechBeamers
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检查程序兼容性

请注意，我们对上述客户端 - 服务器代码进行了 Python 3 版本的测试。不过，您能够轻松地把上述代码转变为在 Python 2.7 上运行的代码。您需要对以下代码行进行替换。