[5]网络编程-【2】socket编程（socket编程的基本过程）
在Python中，使用socket模块可以实现网络通信，包括创建网络连接、发送和接收数据等操作。下面是一个简单的socket编程的学习教程，涵盖了基本的socket编程知识和示例代码。
简介
socket是Python中用于进行网络通信的标准库。它提供了一种简单而强大的方式来创建、连接、发送和接收数据，从而实现网络通信。socket库支持多种网络协议，包括TCP/IP和UDP等。
在socket编程中，通常有两种角色：服务器和客户端。服务器负责监听端口并等待客户端的连接请求，而客户端则负责连接服务器并发送/接收数据。
下面是一些常用的socket术语：
- IP地址：是用于在网络中唯一标识设备的地址，它通常由4个整数组成，例如：192.168.0.1。
- 端口号：是用于标识网络应用程序的地址，它是一个16位的整数，取值范围是0到65535。其中，0到1023的端口号通常是系统保留端口号，而1024到65535的端口号可以由应用程序使用。
- 协议：是网络通信中使用的规则集，它定义了数据传输的格式和处理方式。常见的协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
创建Socket
在Python中，可以通过socket模块的socket函数来创建一个socket对象，语法如下：
import socket
# 创建TCP socket
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 创建UDP socket
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
socket.AF_INET表示使用IPv4地址族，socket.SOCK_STREAM表示使用TCP协议（面向连接的协议），socket.SOCK_DGRAM表示使用UDP协议（无连接的协议）。
服务器端
在服务器端，首先需要创建一个socket对象，并绑定到一个IP地址和端口号上，然后开始监听客户端的连接请求，最后通过接受客户端的连接来与客户端进行通信。
以下是一个简单的TCP服务器的示例代码：
import socket
# 创建TCP socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定IP地址和端口号
server_address = ('127.0.0.1', 8888) # 使用本地回环地址和自定义端口号
server_socket.bind(server_address)
# 监听连接请求
server_socket.listen(5) # 最多允许5个连接请求同时等待
print('服务器已启动，等待客户端连接...')
while True:
# 接受客户端的连接请求
client_socket, client_address = server_socket.accept()
print('与客户端', client_address, '建立连接')
# 向客户端发送欢迎消息
welcome_message = '欢迎连接到服务器！'
client_socket.send(welcome_message.encode())
while True:
# 接收客户端发送的数据
data = client_socket.recv(1024)
if not data:
# 如果客户端断开连接，则退出循环
print('客户端', client_address, '断开连接')
break
# 处理接收到的数据
received_data = data.decode()
print('接收到客户端', client_address, '的消息：', received_data)
# 向客户端发送回复消息
reply_message = '服务器已收到您的消息：' + received_data
client_socket.send(reply_message.encode())
# 关闭与客户端的连接
client_socket.close()在以上示例中，首先创建了一个TCP socket对象，并通过`bind()`方法将其绑定到IP地址和端口号上。然后通过`listen()`方法开始监听连接请求。在无限循环中，通过`accept()`方法接受客户端的连接请求，返回一个新的socket对象和客户端的地址。接着，可以通过新的socket对象与客户端进行通信，例如发送和接收数据。当客户端断开连接时，关闭与客户端的连接。
类似地，可以创建一个UDP服务器，示例如下：
import socket
# 创建UDP socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 绑定IP地址和端口号
server_address = ('127.0.0.1', 8888)
server_socket.bind(server_address)
print('服务器已启动，等待客户端消息...')
while True:
# 接收客户端发送的数据和地址
data, client_address = server_socket.recvfrom(1024)
# 处理接收到的数据
received_data = data.decode()
print('接收到客户端', client_address, '的消息：', received_data)
# 向客户端发送回复消息
reply_message = '服务器已收到您的消息：' + received_data
server_socket.sendto(reply_message.encode(), client_address)
在以上示例中，通过recvfrom()方法接收客户端发送的数据和地址，然后处理数据并向客户端发送回复消息。
客户端
在客户端，需要创建一个socket对象，并连接到服务器的IP地址和端口号，然后通过发送和接收数据与服务器进行通信。
以下是一个简单的TCP客户端的示例代码：
import socket
# 创建TCP socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接服务器
server_address = ('127.0.0.1', 8888)
client_socket.connect(server_address)
print('已连接到服务器', server_address)
while True:
# 向服务器发送数据
message = input('请输入要发送的消息（输入quit退出）：')
client_socket.send(message.encode())
if message == 'quit':
# 如果输入quit，则退出循环
break
# 接收服务器的回复消息
data = client_socket.recv(1024)
received_data = data.decode()
print('接收到服务器的回复消息：', received_data.decode())
# 关闭与服务器的连接
client_socket.close()
在以上示例中，首先创建了一个TCP socket对象，并通过`connect()`方法连接到服务器的IP地址和端口号。在循环中，通过`send()`方法向服务器发送数据，并通过`recv()`方法接收服务器的回复消息，并进行解码后打印出来。当输入'quit'时，退出循环并关闭与服务器的连接。
类似地，可以创建一个UDP客户端，示例如下：
import socket
# 创建UDP socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 服务器地址和端口号
server_address = ('127.0.0.1', 8888)
while True:
# 向服务器发送数据
message = input('请输入要发送的消息（输入quit退出）：')
client_socket.sendto(message.encode(), server_address)
if message == 'quit':
# 如果输入quit，则退出循环
break
# 接收服务器的回复消息
data, _ = client_socket.recvfrom(1024)
received_data = data.decode()
print('接收到服务器的回复消息：', received_data)
# 关闭socket
client_socket.close()
在以上示例中，通过sendto()方法向服务器发送数据，并通过recvfrom()方法接收服务器的回复消息，并进行解码后打印出来。当输入'quit'时，退出循环并关闭socket。
总结
这只是socket编程的基础，实际上socket提供了丰富的功能和选项，可以进行更复杂的网络通信操作。可以根据实际需求进行进一步学习和探索。希望这个简单的socket编程学习教程对你有帮助！
