python成长技能之网络编程

一、初识Socket

1.1 什么是 Socket?

Socket又称"套接字"，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯

一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理，也许TCP/IP协议族就是诞生于生活中，这也不一定

• 在python里面，提供了两个级别访问的网络服务

  • 低级别的网络服务支持基本的 Socket，它提供了标准的 BSD Sockets API，可以访问底层操作系统Socket接口的全部方法
  • 高级别的网络服务模块 SocketServer， 它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发

• 通信协议可分为TCP、UDP

  • TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议）是一种面向连接的，可靠的，基于字节流的传输通信协议
  • UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接，UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付（类似于发短信，我只管发，能不能接受到跟我关系不大）

1.2 socket的基本操作

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。我的理解就是Socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）

1.3 socket常用函数

1. 创建套接字

   • socket.socket(family, type):
     • family: 地址族，常用的有 socket.AF_INET（IPv4）和 socket.AF_INET6（IPv6）
     • type: 套接字类型，常用的有 socket.SOCK_STREAM（TCP）和 socket.SOCK_DGRAM（UDP）

2. 绑定地址

   • socket.bind(address):
     • address: 一个包含 IP 地址和端口号的元组，用于绑定套接字到指定的地址和端口

3. 监听连接

   • socket.listen(backlog):
     • backlog: 指定可以排队的最大连接数

4. 接受连接

   • socket.accept():
     • 返回一个新的套接字对象和客户端的地址。这个新的套接字用于与客户端进行通信

5. 发送和接收数据

   • socket.sendall(data):
     • data: 要发送的字节数据。确保数据是字节类型（使用 b’…’ 或 str.encode()）
   • socket.recv(bufsize):
     • bufsize: 指定接收数据的最大缓冲区大小。返回接收到的字节数据

6. 关闭套接字

   • socket.close():
     • 关闭套接字，释放资源

7. 连接到服务器

   • socket.connect(address):
     • address: 一个包含服务器 IP 地址和端口号的元组，用于连接到服务器

二、基于UDP实现客户端与服务端通信

使用socket开发的基本格式

• socket.socket(family,type,proto)
• family: 套接字家族可以使AF_UNIX或者AF_INET
• type: 套接字类型可以根据是面向连接(TCP)的还是非连接分(UDP)为 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM
• protocol: 一般不填默认为0
• AF_INET需经过多个协议层的编解码，消耗系统cpu，并且数据传输需要经过网卡，受到网卡带宽的限制。AF_UNIX数据到达内核缓冲区后，由内核根据指定路径名找到接收方socket对应的内核缓冲区，直接将数据拷贝过去，不经过协议层编解码，节省系统cpu，并且不经过网卡，因此不受网卡带宽的限制
• AF_UNIX的传输速率远远大于AF_INET
• AF_INET不仅可以用作本机的跨进程通信，同样的可以用于不同机器之间的通信，其就是为了在不同机器之间进行网络互联传递数据而生。而AF_UNIX则只能用于本机内进程之间的通信

基于UDP开发服务端
UDP 服务器

import socket

# 创建一个 UDP 套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定套接字到地址和端口
server_address = ('localhost', 10001)
server_socket.bind(server_address)

print('Server is listening on port 10001...')

while True:
    # 接收数据
    data, client_address = server_socket.recvfrom(1024)
    print(f'Received from {client_address}: {data.decode()}')
    
    # 发送响应
    server_socket.sendto(b'Echo: ' + data, client_address)

基于UDP开发客户端

import socket

# 创建一个 UDP 套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 服务器地址和端口
server_address = ('localhost', 10001)

try:
    # 发送数据
    message = b'Hello, Server!'
    client_socket.sendto(message, server_address)

    # 接收响应
    response, server_address = client_socket.recvfrom(1024)
    print(f'Received: {response.decode()}')
finally:
    # 关闭连接
    client_socket.close()

三、基于TCP实现客户端与服务端通信

服务端实现

import socket

# 创建一个 TCP/IP 套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定套接字到地址和端口
server_address = ('localhost', 10000)
server_socket.bind(server_address)

# 监听传入连接
server_socket.listen(5)

print('Server is listening on port 10000...')

while True:
    # 等待连接
    client_socket, client_address = server_socket.accept()
    print(f'Connection from {client_address}')

    try:
        while True:
            # 接收数据
            data = client_socket.recv(1024)
            if not data:
                break
            print(f'Received: {data.decode()}')
            # 发送响应
            client_socket.sendall(b'Echo: ' + data)
    finally:
        # 关闭连接
        client_socket.close()

客户端实现

import socket

# 创建一个 TCP/IP 套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到服务器
server_address = ('localhost', 10000)
client_socket.connect(server_address)

try:
    # 发送数据
    message = b'Hello, Server!'
    client_socket.sendall(message)

    # 接收响应
    response = client_socket.recv(1024)
    print(f'Received: {response.decode()}')
finally:
    # 关闭连接
    client_socket.close()

四、使用requests模块发送http请求

• 安装requests模块
• 使用requests模块发送get请求

import requests

result = requests.get("https://assets.msn.cn/service/news/feed/pages/channel?InterestIds=Y_ffca5126-f1eb-4232-a09d-0cc253506007&activityId=03B2D6CE-715C-4B69-8691-C0D960DBE69F&apikey=0QfOX3Vn51YCzitbLaRkTTBadtWpgTN8NZLW0C1SEM&cm=zh-cn&it=edgeid&memory=8&ocid=social-peregrine&scn=APP_ANON&timeOut=2000&user=m-20E3F1E5D0826EBF0ABEE2B4D1506FA8")
print(result.content.decode("utf-8"))