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socket编程入门及实践指南

socket编程是网络编程中最基础而又最重要的核心技术之一。本文将从基础概念出发，逐步介绍socket编程的实现方法，并提供实践案例。

socket编程基础

socket是计算机网络通信中的核心机制，它类似于内核中的信号门口，负责不同进程之间的通信。socket编程通常涉及客户端和服务器端的实现。

socket客户端

创建socket

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

• socket.AF_INET：指定使用IPv4地址族。
• socket.SOCK_STREAM：指定使用流式 socket（TCP）。

连接到服务器

s.connect(('127.0.0.1', 6666))

发送数据

s.send(b'Hello, World!')

接收数据

data = s.recv(1024)
print(data.decode())

关闭socket

s.close()

socket服务器端

服务器端的实现步骤如下：

创建socket

import socket
import threading
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(('127.0.0.1', 6666))
s.listen(10)

接收连接

conn, addr = s.accept()
print(f'Connected by {addr}')
t = threading.Thread(target=deal_data, args=(conn, addr))
t.start()

处理数据

def deal_data(conn, addr):
    print(f'Accept new connection from {addr}')
    conn.send(b'Hi, Welcome to the server!')
    
    while True:
        data = conn.recv(1024)
        if not data:
            break
        print(f'{addr} client send data is {data.decode()}')
        conn.send(b'Hello, {data.decode()}')
    conn.close()

socket文件传输

文件传输是socket编程中的常见场景之一，通常分为以下几个步骤：

文件传输流程

发送端代码示例

import socket
import os
import struct
def socket_client():
    try:
        s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        s.connect(('127.0.0.1', 6666))
    except socket.error as msg:
        print(msg)
        sys.exit(1)
    
    print(s.recv(1024).decode())
    
    while True:
        filepath = input('please input file path: ')
        if os.path.isfile(filepath):
            fileinfo_size = struct.calcsize('128sl')
            fhead = struct.pack('128sl', os.path.basename(filepath), os.stat(filepath).st_size)
            s.send(fhead)
            
            print(f'client filepath: {filepath}')
            fp = open(filepath, 'rb')
            while True:
                data = fp.read(1024)
                if not data:
                    print(f'{filepath} file send over...')
                    break
                s.send(data)
            s.close()
            break
        else:
            print('invalid file path!')
    s.close()
if __name__ == '__main__':
    socket_client()

接收端代码示例

import socket
import threading
import os
import struct
def socket_service():
    try:
        s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        s.bind(('127.0.0.1', 6666))
        s.listen(10)
    except socket.error as msg:
        print(msg)
        sys.exit(1)
    
    print('Waiting connection...')
    while True:
        conn, addr = s.accept()
        t = threading.Thread(target=deal_data, args=(conn, addr))
        t.start()
    
def deal_data(conn, addr):
    print(f'Accept new connection from {addr}')
    conn.send(b'Hi, Welcome to the server!')
    
    while True:
        fileinfo_size = struct.calcsize('128sl')
        buf = conn.recv(fileinfo_size)
        if buf:
            filename, filesize = struct.unpack('128sl', buf)
            filename = filename.strip(b'\x00')
            new_filename = os.path.join('./', f'new_{filename}')
            print(f'file new name is {new_filename}, filesize: {filesize}')
            
            recvd_size = 0
            fp = open(new_filename, 'wb')
            print('start receiving...')
            while recvd_size < filesize:
                if (filesize - recvd_size) > 1024:
                    data = conn.recv(1024)
                    recvd_size += len(data)
                else:
                    data = conn.recv(filesize - recvd_size)
                    recvd_size = filesize
                fp.write(data)
            fp.close()
            print('end receive...')
        conn.close()
        break
    if __name__ == '__main__':
        socket_service()

测试与验证

工具推荐

为了更高效地管理多个终端窗口，可以安装终端增强工具 Terminator：

• Ubuntu/Debian: sudo apt-get install terminator
• CentOS: yum -y install terminator

注意事项

• 端口冲突

  如果服务端启动失败，可能是因为端口被占用。可以在服务端代码中添加 s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) 来避免端口冲突。

• 网络环境

  确保客户端和服务器端位于同一网络中，且防火墙设置允许端口通信。

• 异常处理

  在socket操作中，始终使用try-except块处理可能的异常，确保程序健壮性。

通过以上内容，可以逐步掌握socket编程的基础知识，并通过实践案例提升编程能力。