測驗人必會：Python帶你上手WebSocket

關于Socket那些事

Socket，即網路套接字，是雙向通信通道的端點（是抽象的），

套接字可以在一個行程內、同一臺機器上的行程之間，或者在不同機器上的行程之間進行通信，

網路套接字可以通過多種不同的通道型別得以實作，例如TCP、UDP等，

換句話說，網路套接字，是在計算機網路中，兩個運行程式之間通信流中的一個端點，這個端點是一個虛擬抽象的概念，并不存在任何硬體，

網路套接字可以通過IP地址和埠號的組合來唯一標識，下面我們對于Socket套接字相關術語做簡單介紹，以便于后續內容的理解，

Domain（域）

作為網路中的傳輸機制，域是協議中的一員，這些域的值是常量，例如AF_INET、PF_INET、PF_UNIX、PF_X25等，這些常量都屬于地址系列，用于指定套接字可以與之通信的地址型別，

Type（型別）

表示兩個端點之間的通信型別，通常有SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM，

SOCK_STREAM

基于TCP，資料傳輸比較有保障，是有保障的面向連接的Socket，即能保證資料正確傳送到對方；基于資料流的傳輸；使用TCP/IP協議的網路編程，

SOCK_DGRAM

基于UDP，用于無向連接協議，是無保障的面向訊息的socket，主要用于在網路上發放廣播資訊；基于資料包的傳輸；使用UDP協議的網路編程，

Protocol（協議）

用于標識域和型別內的協議變形，它的默認值是0，通常被省略，

Hostname（主機名）

網路介面的識別符號，主機名可以是字串、點分四組地址或冒號（也可能是點）表示法的IPV6地址，

Port（埠）

每個服務器監聽呼叫一個或多個客戶端的埠，

PythonSocket模塊

在Python中實作Socket編程，就需要用到Socket模塊，我們可以通過以下語法創建Socket：

# 匯入socket庫，創建一個簡單的socket
import socket
s = socket.socket (socket_family, socket_type, protocol = 0)

創建Socket時，可以使用不同引數（相關概念可參見上文）：

socket_family：AF_UNIX或AF_INET

socket_type：SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM

protocol：這通常被忽略，默認為0

SocketMethods套接字方法

Python中為套接字提供了三種不同的方法，分別是"服務端套接字方法"、“客戶端套接字方法”、“通用套接字方法”，

服務端套接字方法

在客戶端-服務器架構中（C/S架構），有一個中央服務器，來提供服務，眾多不同的客戶端則從該中央服務器接收服務，眾多不同客戶端也會向該中央服務器發出請求，

C/S架構中的一些重要服務器套接字方法有：

socket.bind()

將服務器地址（主機名，埠號）系結到套接字，

socket.listen()

監聽與套接字的連接，該方法啟動了TCP監聽器；此方法中的引數用于指定排隊鏈接的最大數量（最小值為0，最大值為5），

socket.accept()

接受TCP客戶端連接，該方法將回傳一對值（conn,address），其中conn是一個新的套接字物件，用于發送和接受資料；address是系結到套接字的地址，在使用該方法之前，必須先使用socket.bind()和socket.listen()這兩個方法，

客戶端套接字方法

在客戶端-服務器架構中（C/S架構），客戶端會請求服務器，并且也會從服務器接收服務，

socket.connect(address)

該方法主動建立服務器連接，簡而言之，該方法的作用就是將客戶端連接到服務器，

通用套接字方法

除了客戶端和服務端套接字方法，還有一些通用的套接字方法，這些方法在Socket套接字編程中也非常有用，

常用的通用套接字方法有：

.recv(bufsize)

用于從套接字接收TCP訊息；

引數bufsize代表緩沖區大小，定義了該方法在任何時候可以接收的最大資料量，

socket.send(bytes)

用于將資料發送到連接著遠程機器的套接字上；

引數bytes表示發送到套接字的位元組數，

socket.recvfrom(data,address)

用于從套接字接收資料；

該方法回傳兩對值（data、address）：其中，data表示接收到的資料，address表示發送資料的套接字地址，

socket.sendto(data,address)

用于向套接字發送資料；

該方法回傳兩對值（data、address）：其中，data表示發送的位元組數，address表示遠程機器的地址，

socket.close()

用于關閉套接字，

socket.gethostname()

回傳主機的名稱，

socket.sendall(data)

• 將所有資料發送到連接著遠程機器的套接字，直到發生錯誤；
• 期間，如果發生錯誤，則使用socket.close()方法關閉套接字，

建立連接

為了能夠在服務器和客戶端之間建立連接，我們需要通過Python撰寫兩個程式，分別用于服務器和客戶端，

服務端程式

socket.bind()方法

在服務端Socket套接字程式中，通過使用socket.bind()方法，將其系結到指定的IP地址及埠號上，這樣一來，就可以監聽到傳入該IP和埠上的請求，

socket.listen()方法

然后，使用socket.listen()方法將服務器設定為監聽模式，

該方法有一個引數，表示當服務器正忙時，當前允許幾個連接保持等待，例如socket.listen(2)，則表示當前允許2個連接保持等待，如果第3個套接字嘗試連接，則該連接請求會被拒絕，

socket.send()方法

使用socket.send()方法向客戶端發送訊息，

socket.accept方法

使用socket.accept()方法啟動連接，

socket.close()方法

使用socket.close()方法關閉連接，

服務端程式_Demo：

import socket
def Server_side():
 host = socket.gethostname()
 port = 23333
 serversocket = socket.socket()
 serversocket.bind((host, port))
 serversocket.listen(1)
 print('socket 監聽中')
 while True:
 conn, addr = serversocket.accept()
 print("收到連接請求 %s" % str(addr))
 msg = '連接已創建' + "\r\n"
 conn.send(msg.encode('ascii'))
 conn.close()
if __name__ == '__main__':
 Server_side()

客戶端程式

創建socket物件

在客戶端socket程式中，需要先創建一個socket物件，然后將該socket物件連接到正在運行著的服務器埠（即上面的23333埠），

socket.connect()方法

使用socket.connect()方法建立連接，

socket.recv()方法

socket.recv()方法用于客戶端接收來自服務器的訊息，

socket.close()方法

socket.close()方法關閉客戶端，

客戶端程式_Demo：

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
host = socket.gethostname()
port = 23333
s.connect((host, port))
msg = s.recv(1024) s.close()
print (msg.decode('ascii'))

分別啟動服務端和客戶端程式，在運行服務端程式后，在終端上獲得以下輸出：

socket is listening
Got connection from ('XXX.XX.XXX.XXX', 65426) # 此處IP為客戶端IP

在運行客戶端程式后，在終端上獲得以下輸出：

Connecting Established

網路套接字例外處理

try和except，可用于處理網路套接字例外，示例腳本如下：

import socket
host = socket.gethostname()
port = 23333
# 創建套接字物件 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
try:
 # 系結服務端IP及埠
 s.bind((host,port))
 
 # 設定客戶端的等待時間
 s.settimeout(3)
 data, addr = s.recvfrom(1024)
 print ("recevied from ",addr)
 print ("obtained ", data)
 s.close()
except socket.timeout :
 print ("No connection between client and server")
 s.close()

腳本決議：

（1）通過當前服務端IP及指定埠號（23333），創建了一個套接字物件，

（2）在 try - except 例外處理塊中，使用 socket.bind() 方法，嘗試系結服務端IP及埠；

（3）使用 socket.settimeout() 方法設定客戶端的等待時間，示例中設定為3秒；

（4）在except塊中對例外進行處理，如果服務器和客戶端之間沒有建立連接，將列印一條訊息，

以上程式運行后，在終端上獲得以下輸出：

No connection between client and server

總結

Web Socket是測驗人員知識儲備庫中不可或缺的一項，本次分享對Web Socket來龍去脈做了梳理，結合Python進行了實戰演練，希望通過本文的學習，能夠加深你對Web Socket認知，讓它不再成為你的知識盲區，

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