Python Socket编程

基本的 Python socket 模块
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。Python 使用一种异步的方式来实现这种功能，您可以提供一些插件类来处理服务器中应用程序特有的任务。表 1 列出了本节所涉及的类和模块。


    表1. Python 类和模块 


类/模块
说明
Socket
低层网络接口（每个 BSD API）
SocketServer
提供简化网络服务器开发的类
让我们来看一下这些模块，以便理解它们是如何工作的。
socket 模块
Socket 模块提供了 UNIX 程序员所熟悉的基本网络服务（也称为 BSD API）。这个模块中提供了在构建 socket 服务器和客户机时所需要的所有功能。
这个 API 与标准的 C API 之间的区别在于它是面向对象的。在C中，socket描述符是从socket调用中获得的，然后会作为一个参数传递给BSD API函数。在Python中，socket 方法会向应用socket方法的对象返回一个socket对象。表2给出了几个类方法，表3显示了一部分实例方法。


    表2. Socket 模块的类方法 


类方法
说明
Socket
低层网络接口（每个 BSD API）
socket.socket(family, type)
创建并返回一个新的 socket 对象
socket.getfqdn(name)
将使用点号分隔的 IP 地址字符串转换成一个完整的域名
socket.gethostbyname(hostname)
将主机名解析为一个使用点号分隔的 IP 地址字符串
socket.fromfd(fd, family, type)
从现有的文件描述符创建一个 socket 对象


    表3. Socket 模块的实例方法 


实例方法
说明
sock.bind( (adrs, port) )
将 socket 绑定到一个地址和端口上
sock.accept()
返回一个客户机 socket（带有客户机端的地址信息）
sock.listen(backlog)
将 socket 设置成监听模式，能够监听 backlog 外来的连接请求
sock.connect( (adrs, port) )
将 socket 连接到定义的主机和端口上
sock.recv( buflen[, flags] )
从 socket 中接收数据，最多 buflen 个字符
sock.recvfrom( buflen[, flags] )
从 socket 中接收数据，最多 buflen 个字符，同时返回数据来源的远程主机和端口号
sock.send( data[, flags] )
通过 socket 发送数据
sock.sendto( data[, flags], addr )
通过 socket 发送数据
sock.close()
关闭 socket
sock.getsockopt( lvl, optname )
获得指定 socket 选项的值
sock.setsockopt( lvl, optname, val )
设置指定 socket 选项的值
类方法和实例方法之间的区别在于，实例方法需要有一个socket实例（从socket返回）才能执行，而类方法则不需要。
SocketServer 模块
SocketServer
模块是一个十分有用的模块，它可以简化socket服务器的开发。有关这个模块的使用的讨论已经远远超出了本教程的范围，但是我将展示一下它的基本用法，然后您可以参阅参考资料一节中给出的链接。
考虑清单 2 中给出的例子。此处，我们实现了一个简单的 “Hello World” 服务器，当客户机连接它时，它就会显示这样一条消息。我首先创建一个请求处理程序，它继承了
SocketServer
.
StreamRequestHandler
类。我们定义了一个名为 handle 的方法，它处理服务器的请求。服务器所做的每件事情都必须在这个函数的上下文中进行处理（最后，关闭这个 socket）。这个过程的工作方式非常简单，但是您可以使用这个类来实现一个简单的 HTTP 服务器。在 handle 方法中，我们打一个招呼就退出了。
现在连接处理程序已经准备就绪了，剩下的工作是创建 socket 服务器。我们使用了
SocketServer
.TCPServer 类，并提供了地址和端口号（要将服务器绑定到哪个端口上）以及请求处理方法。结果是一个 TCPServer 对象。调用 serve_forever 方法启动服务器，并使其对这个连接可用。



    清单 2. 用
    SocketServer
    模块实现一个简单的服务器


Toggle line numbers

Toggle line numbers
  1 import SocketServer
2
3 class hwRequestHandler( SocketServer.StreamRequestHandler ):
4  def handle( self ):
5  self.wfile.write("Hello World! ")
6
7
8 server = SocketServer.TCPServer( ("", 2525), hwRequestHandler )
9 server.serve_forever()
就是这样！Python 允许这种机制的任何变种，包括 UDPServers 以及派生进程和线程的服务器。请参阅 参考资料一节中更多信息的链接。
 
关键字: python socket
python 编写server的步骤：

第一步是创建socket对象。调用socket构造函数。如：
socket = socket.socket( family, type )
family参数代表地址家族，可为AF_INET或AF_UNIX。AF_INET家族包括Internet地址，AF_UNIX家族用于同一台机器上的进程间通信。
type参数代表套接字类型，可为SOCK_STREAM(流套接字)和SOCK_DGRAM(数据报套接字)。

第二步是将socket绑定到指定地址。这是通过socket对象的bind方法来实现的：
socket.bind( address )
由AF_INET所创建的套接字，address地址必须是一个双元素元组，格式是(host,port)。host代表主机，port代表端口号。如果端口号正在使用、主机名不正确或端口已被保留，bind方法将引发socket.error异常。

第三步是使用socket套接字的listen方法接收连接请求。
socket.listen( backlog )
backlog指定最多允许多少个客户连接到服务器。它的值至少为1。收到连接请求后，这些请求需要排队，如果队列满，就拒绝请求。

第四步是服务器套接字通过socket的accept方法等待客户请求一个连接。
connection, address = socket.accept()
调 用accept方法时，socket会时入“waiting”状态。客户请求连接时，方法建立连接并返回服务器。accept方法返回一个含有两个元素的 元组(connection,address)。第一个元素connection是新的socket对象，服务器必须通过它与客户通信；第二个元素 address是客户的Internet地址。
第 五步是处理阶段，服务器和客户端通过send和recv方法通信(传输 数据)。服务器调用send，并采用字符串形式向客户发送信息。send方法返回已发送的字符个数。服务器使用recv方法从客户接收信息。调用recv 时，服务器必须指定一个整数，它对应于可通过本次方法调用来接收的最大数据量。recv方法在接收数据时会进入“blocked”状态，最后返回一个字符 串，用它表示收到的数据。如果发送的数据量超过了recv所允许的，数据会被截短。多余的数据将缓冲于接收端。以后调用recv时，多余的数据会从缓冲区 删除(以及自上次调用recv以来，客户可能发送的其它任何数据)。
传输结束，服务器调用socket的close方法关闭连接。 python编写client的步骤：
创建一个socket以连接服务器：socket = socket.socket( family, type )

使用socket的connect方法连接服务器。对于AF_INET家族,连接格式如下：
socket.connect( (host,port) )
host代表服务器主机名或IP，port代表服务器进程所绑定的端口号。如连接成功，客户就可通过套接字与服务器通信，如果连接失败，会引发socket.error异常。
处理阶段，客户和服务器将通过send方法和recv方法通信。
传输结束，客户通过调用socket的close方法关闭连接。 下面给个简单的例子：
server.py
python 代码

if __name__ == '__main__':   
    import socket   
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)   
    sock.bind(('localhost', 8001))   
    sock.listen(5)   
    while True:   
        connection,address = sock.accept()   
        try:   
            connection.settimeout(5)   
            buf = connection.recv(1024)   
            if buf == '1':   
                connection.send('welcome to server!')   
            else:   
                connection.send('please go out!')   
        except socket.timeout:   
            print 'time out'   
        connection.close()   
client.py
python 代码

if __name__ == '__main__':   
    import socket   
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)   
    sock.connect(('localhost', 8001))   
    import time   
    time.sleep(2)   
    sock.send('1')   
    print sock.recv(1024)   
    sock.close()   
在终端运行server.py，然后运行clien.py，会在终端打印“welcome to server!"。如果更改client.py的sock.send('1')为其它值在终端会打印”please go out!“，更改time.sleep(2)为大于5的数值， 服务器将会超时。
用Python实现socket是一件十分的简单，比PHP容易简单多了。下面我们利用SocketServer
模块来实现网络客户端与服务器并发连接非阻塞socket。
首先，先了解下SocketServer模块中可供使用的类：
BaseServer：包含服务器的核心功能与混合（mix-in）类挂钩；这个类只用于派生，所以不会生成这个类的实例；可以考虑使用TCPServer和UDPServer。
TCPServer/UDPServer：基本的网络同步TCP/UDP服务器。
UnixStreamServer/ UnixDatagramServer：基本的基于文件同步TCP/UDP服务器。
ForkingMixIn/ ThreadingMixIn：实现了核心的进程化或线程化的功能；作为混合类，与服务器类一并使用以提供一些异步特性；这个类不会直接实例化。
ForkingTCPServer/ ForkingUDPServer：ForkingMixIn和TCPServer/UDPServer的组合。
BaseRequestHandler：包含处理服务请求的核心功能。这个类只用于派生，所以不会生成这个类的实例可以考虑使用StreamRequestHandler或DatagramRequestHandler。
StreamRequestHandler/ DatagramRequestHandler：用于TCP/UDP服务器的服务处理工具。
下面我们正式进入主题，这里我们采用StreamRequestHandler和ThreadingTCPServer来实现客户端与服务器并发连接非阻塞socket。
ThreadingTCPServer派生自ThreadingMixIn，主要实现核心的进程化合线程化功能。
StreamRequestHandler主要用于用于TCP/UDP服务器的服务处理工具。
一、创建SocketServerTCP服务器：
import SocketServer
from SocketServer import StreamRequestHandler as SRH
from time import ctime

host = ''
port = 3130
addr = (host,port)

class Servers(SRH):
def handle(self):
print 'got connection from ',self.client_address
self.wfile.write('connection %s:%s at %s succeed!' % (host,port,ctime()))
while True:
data = self.request.recv(1024)
if not data: break
print data
self.request.send(data)

print 'server is running....'
server = SocketServer.ThreadingTCPServer(addr,Servers)
server.serve_forever()
二、创建SocketServerTCP客户端
from socket import *

host = 'localhost'
port = 3130
bufsize = 1024
addr = (host,port)
client = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client.connect(addr)

while True:
data = raw_input()
if not data or data=='exit':
break
client.send('%s ' % data)
data = client.recv(bufsize)
if not data:
break
print data.strip()

client.close()
三、执行服务器和客户端
服务器端：
D:pycodesocket>s2.py
server is running….
got connection from (’127.0.0.1′, 2141)
客户端：
D:pycodesocket>c2.py
hello
connection :3130 at Mon Apr 20 02:44:17 2009 succeed!
who are u?
hello