6.4 Socket代码实例

• 使学生掌握基本的socket tcp / udp 通信实例

• 让学生可通过socket写一个简单的聊天的例子

本节时长需控制在70-80分钟内

基本Socket例子(10-15分钟)

做了这么久的铺垫，是时候该与远方的她say hi啦

Server

# Echo server program
import socket

HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.bind((HOST, PORT))

sock_server.listen(1) #开始监听，1代表在允许有一个连接排队，更多的新连接连进来时就会被拒绝
conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
        if not data: break #收不到数据，就break
        conn.sendall(data) #把收到的数据再全部返回给客户端

Client

# Echo client program
import socket

HOST = 'localhost'    # The remote host
PORT = 50007              # The same port as used by the server

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect((HOST, PORT))
client.sendall(b'Hello, world')

data = client.recv(1024)

print('Received',data)

先启动server端，再启动client端，看结果

此时一定要停下来，让学生自己写一遍！

循环收发数据(15-20分钟)

第一次接触就这么交待了，只说了一句话，感觉不够过瘾，如何实现更多的交互呢？简单，只需要让客户端不断的发，服务端不断的收就可以了，写个循环搞定

server

# Echo server program
import socket

HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.bind((HOST, PORT))

sock_server.listen(1) #开始监听，1代表在允许有一个连接排队，更多的新连接连进来时就会被拒绝
conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
        print("server recv:",conn.getpeername(), data.decode())
        if not data: break #收不到数据，就break
        conn.sendall(data) #把收到的数据再全部返回给客户端

client

# Echo client program
import socket

HOST = 'localhost'    # The remote host
PORT = 50007              # The same port as used by the server

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect((HOST, PORT))

while True: 

    msg = input(">>>:").strip()
    if len(msg) == 0:continue

    client.sendall(msg.encode()) #发送用户输入的数据,必须是bytes模式

    data = client.recv(1024)

    print('Received',data.decode()) #收到服务器的响应后，decode一下

结果

此时一定要停下来，让学生自己写一遍！

简单聊天软件(5分钟)

为什么上面的那个例子里，我跟杠娘说什么，她就回复什么，这哪叫聊天呀，这种事需要双方尽全力配合才行呀，那就让服务端也能说话

Server

import socket

HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.bind((HOST, PORT))

sock_server.listen(1) #开始监听，1代表在允许有一个连接排队，更多的新连接连进来时就会被拒绝
conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
        print("recv from Alex:",conn.getpeername(), data.decode())
        if not data: break #收不到数据，就break

        response = input(">>>").strip()
        conn.send(response.encode())
        print("send to alex:",response)

client不需要做更改，直接 看结果

冷静的海峰玩了一会这个程序说，Alex你这个有bug,双方只能一来一往的说话，如果你想连续发2句话是不行的，就卡住了。

对，海峰你说的没错，之所以连续发第2次时会卡住 ，是因为你发了一条消息后，就去调用recv方法接收服务器的响应了，在服务器端返回消息之前，这个recv(1024)方法是阻塞的，如果想允许此时还能再发消息给服务器端，就需要再单独启动一个线程，只负责发消息。当然这就得等我们掌握了线程知识再学啦，此处不多赘述。

此处补充下listen(1)的演示，就是启动多个客户端连接同一个服务端，发现服务端只能同时处理一个请求

聊天软件升级版(20-25分钟)

刚才在聊天的时候，你会发现，服务端(杠娘)在服务客户端(Alex)的时候，其它人如果也想跟杠娘连接是处于排队状态，然后等Alex完事并断开后，下一个人就跟上，但实际情况是客户端一断开，服务端也跟着断了。

为什么会断呢？因为服务端以下代码的意思是， 如果收不到数据，就跳出循环，就断开了呀

conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象

with conn:
    print('Connected by', addr)
    while True:
        data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
        print("recv from Alex:",conn.getpeername(), data.decode())

        if not data: break #收不到数据，就break ， 就是它干的

        response = input(">>>").strip()
        conn.send(response.encode())
        print("send to alex:",response)

想实现一个客户端断开后，可以立刻接入另外一个客户端的话，怎么办呢？只需再在外层加个循环

while True: #最外层loop 

    conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象
    #为何把上面这句话也包含在循环里？
    print("来了个新客人",conn.getpeername() )

    with conn:
        print('Connected by', addr)
        while True:
            data = conn.recv(1024) #接收1024个字节
            print("recv from :",conn.getpeername(), data.decode())
            if not data: break #收不到数据，就break
            conn.send(data.upper())
            print("send to alex:",data)

break跳出后就回到大while那层

此时一定要停下来，让学生自己写一遍！

问题：

有的同学在重启服务端时可能会遇到

这个是由于你的服务端仍然存在四次挥手的time_wait状态在占用地址（如果不懂，请深入研究1.tcp三次握手，四次挥手 2.syn洪水攻击 3.服务器高并发情况下会有大量的time_wait状态的优化方法）

解决方法1：

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock_server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #一行代码搞定，写在bind之前
sock_server.bind((HOST, PORT))

解决方法2：

发现系统存在大量TIME_WAIT状态的连接，通过调整linux内核参数解决，
vi /etc/sysctl.conf

编辑文件，加入以下内容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30

然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默认的 TIMEOUT 时间

此方法全栈班的学生可直接忽略

UDP实例(15-20分钟)

udp 不需要经过3次握手和4次挥手，不需要提前建立连接，直接发数据就行。

server端

import socket
ip_port=('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE=1024
udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) #udp类型

udp_server_client.bind(ip_port)

while True:
    msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print("recv ",msg,addr)

    udp_server_client.sendto(msg.upper(),addr)

client端

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE = 1024
udp_server_client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

while True:
    msg=input('>>: ').strip()
    if not msg:continue
    udp_server_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)

    back_msg,addr = udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print(back_msg.decode('utf-8'),addr)

演示

此时一定要停下来，让学生自己写一遍！

TCP VS UDP(5分钟)

tcp基于链接通信

• 基于链接，则需要listen（backlog），指定连接池的大小

• 基于链接，必须先运行的服务端，然后客户端发起链接请求

• 对于mac系统：如果一端断开了链接，那另外一端的链接也跟着完蛋recv将不会阻塞，收到的是空(解决方法是：服务端在收消息后加上if判断，空消息就break掉通信循环)

• 对于windows/linux系统：如果一端断开了链接，那另外一端的链接也跟着完蛋recv将不会阻塞，收到的是空(解决方法是：服务端通信循环内加异常处理，捕捉到异常后就break掉通讯循环)

udp无链接

• 无链接，因而无需listen（backlog），更加没有什么连接池之说了

• 无链接，udp的sendinto不用管是否有一个正在运行的服务端，可以己端一个劲的发消息，只不过数据丢失

• recvfrom收的数据小于sendinto发送的数据时，在mac和linux系统上数据直接丢失，在windows系统上发送的比接收的大直接报错

• 只有sendinto发送数据没有recvfrom收数据，数据丢失