基于python的socket通信

2023-10-31

准备阶段：

需要导入socket库和threading库，如没有请自行安装，本次任务是在python3.9的编译器下运行（版本可自己选择，并不需要相同）

关于socket

socket 的典型应用就是 Web 服务器和浏览器：浏览器获取用户输入的URL，向服务器发起请求，服务器分析接收到的URL，将对应的网页内容返回给浏览器，浏览器再经过解析和渲染，就将文字、图片、视频等元素呈现给用户。通过 socket 这种约定，一台计算机可以接收其他计算机的数据，也可以向其他计算机发送数据。

socket也分为阻塞式和非阻塞式：

阻塞式的socket的recv服从这样的规则：当缓冲区内有数据时，立即返回所有的数据；当缓冲区内无数据时，阻塞直到缓冲区中有数据。
非阻塞式的socket的recv服从的规则是：当缓冲区内有数据时，立即返回所有的数据；当缓冲区内无数据时，产生EAGAIN的错误并返回（在Python中会抛出一个异常）。

正常情况下，socket默认的是阻塞式的，接下来我们看看服务端和客户端的构建。

服务端与客户端

服务端创建可供连接的IP地址，accept会一直阻塞，直到有客户端连接才会处理客户端的请求，服务端与客户端的通信流程如下图所示：

项目代码

服务端：

import socket
import sys
import threading


def server_bind(socket_dict):
    sock1 = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 创建 Socket 连接（TCP）
    print('Socket Created')
    try:
        sock1.bind(('127.0.0.1', 8001))  # 配置 Socket，绑定 IP 地址和端口号 127.0.0.1是本地ip
    except socket.error as e:
        print('Bind Failed...', e)
        sys.exit(0)
    sock1.listen(5)  # 设置最大允许连接数，各连接和 Server 的通信遵循 FIFO 原则
    while True:
        sock, addr = sock1.accept()  # 获得一个客户端的连接(阻塞式，只有客户端连接后，下面才执行)
        print(f'新线程开始处理客户端 {addr} 的请求数据')
        port = addr[1]
        # 存入socket_dict
        socket_dict[port] = sock
        # 新建子线程
        client_linten = threading.Thread(target=deal, args=(sock, addr))
        client_linten.start()  # 启动一个线程


def deal(sock,addr):  # 传入外部（sock,addr）
    while True:  # while循环是为了让对话持续
        data = sock.recv(4096).decode('utf-8')  # 接收客户端数据并且解码， 一次获取 1024b数据(1k)
        # print(data)
        if data in ('exit', ' '):
            print('客户端发送完毕，已断开连接..')
            sock.close()
            break
        else:
            print(f'接收到客户端{addr}发送的信息：%s' % data)
            # print(result)
            # conn.sendall(b'OK')


if __name__ == '__main__':
    socket_dict = {}
    # 新建子线程
    thread_server = threading.Thread(target=server_bind, args=(socket_dict,))
    thread_server.start()
    while True:
        str_input = input("请输入 (端口号，消息) : ")
        segments = str_input.split(',')
        # 判断输入格式是否合法
        if len(segments) == 2:
            if segments[0].isnumeric():
                port = int(segments[0])
                msg = segments[1]
                # 判断套接字是否在于字典里
                if port in socket_dict.keys():
                    sock = socket_dict[port]
                    sock.send(msg.encode("utf-8"))

客户端：

import socket
import threading

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 创建 Socket 连接
sock.connect(('127.0.0.1', 8001))  # 连接服务器 127.0.0.1是本地ip


def listen_server_txt():
    while True:  # while循环是为了让对话持续
        data = sock.recv(4096).decode('utf-8')  # 接收客户端数据并且解码， 一次获取 1024b数据(1k)
        print('接收到服务端发送的信息：%s' % data)


if __name__ == '__main__':
    listen_server = threading.Thread(target=listen_server_txt, )            #创建一个进程专门监听来自于服务端的信息
    listen_server.start()
    while True:
        input_str = input('请输入发送的内容：')
        if input_str == 'exit':     #判断退出
            sock.send(input_str.encode("utf-8"))
            sock.close()
            break
        if not input_str:       #判断文本为空时，跳出本次循环并重新开始循环
            print("发送内容不得为空")
            continue
        sock.send(input_str.encode("utf-8"))

本次任务实现了服务端与客户端的双向通信，在连接了三个客户端的同时，服务端也能向指定服务端发送消息，代码量不大，只要认识了通信的规则，就能轻松掌握。

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