Socket是網(wǎng)絡(luò)編程的一個(gè)抽象概念。通常我們用一個(gè)Socket表示“打開(kāi)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈接”，而打開(kāi)一個(gè)Socket需要知道目標(biāo)計(jì)算機(jī)的IP地址和端口號(hào)，再指定協(xié)議類型即可。
TCP編程
客戶端
# 要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)基于TCP連接的Socket，可以這樣做：
# 導(dǎo)入socket庫(kù):
import socket
# 創(chuàng)建一個(gè)socket:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 建立連接:
s.connect(('www.sina.com.cn', 80))
# 創(chuàng)建Socket時(shí)，AF_INET指定使用IPv4協(xié)議，如果要用更先進(jìn)的IPv6，就指定為AF_INET6。SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP協(xié)議，這樣，一個(gè)Socket對(duì)象就創(chuàng)建成功，但是還沒(méi)有建立連接。
# 客戶端要主動(dòng)發(fā)起TCP連接，必須知道服務(wù)器的IP地址和端口號(hào)。新浪網(wǎng)站的IP地址可以用域名www.sina.com.cn自動(dòng)轉(zhuǎn)換到IP地址，但是怎么知道新浪服務(wù)器的端口號(hào)呢？
# 答案是作為服務(wù)器，提供什么樣的服務(wù)，端口號(hào)就必須固定下來(lái)。由于我們想要訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)，因此新浪提供網(wǎng)頁(yè)服務(wù)的服務(wù)器必須把端口號(hào)固定在80端口，因?yàn)?0端口是Web服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)端口。其他服務(wù)都有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)端口號(hào)，例如SMTP服務(wù)是25端口，F(xiàn)TP服務(wù)是21端口，等等。端口號(hào)小于1024的是Internet標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的端口，端口號(hào)大于1024的，可以任意使用。
# 注意參數(shù)是一個(gè)tuple，包含地址和端口號(hào)。
# 建立TCP連接后，我們就可以向新浪服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，要求返回首頁(yè)的內(nèi)容：
# 發(fā)送數(shù)據(jù):
s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.sina.com.cn\r\nConnection: close\r\n\r\n')
# TCP連接創(chuàng)建的是雙向通道，雙方都可以同時(shí)給對(duì)方發(fā)數(shù)據(jù)。但是誰(shuí)先發(fā)誰(shuí)后發(fā)，怎么協(xié)調(diào)，要根據(jù)具體的協(xié)議來(lái)決定。例如，HTTP協(xié)議規(guī)定客戶端必須先發(fā)請(qǐng)求給服務(wù)器，服務(wù)器收到后才發(fā)數(shù)據(jù)給客戶端。
# 發(fā)送的文本格式必須符合HTTP標(biāo)準(zhǔn)，如果格式?jīng)]問(wèn)題，接下來(lái)就可以接收新浪服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)了：
# 接收數(shù)據(jù):
buffer = []
while True:
# 每次最多接收1k字節(jié):
d = s.recv(1024)
if d:
buffer.append(d)
else:
break
data = b''.join(buffer)
# 接收數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用recv(max)方法，一次最多接收指定的字節(jié)數(shù)，因此，在一個(gè)while循環(huán)中反復(fù)接收，直到recv()返回空數(shù)據(jù)，表示接收完畢，退出循環(huán)。
# 當(dāng)我們接收完數(shù)據(jù)后，調(diào)用close()方法關(guān)閉Socket，這樣，一次完整的網(wǎng)絡(luò)通信就結(jié)束了：
# 關(guān)閉連接:
s.close()
# 接收到的數(shù)據(jù)包括HTTP頭和網(wǎng)頁(yè)本身，我們只需要把HTTP頭和網(wǎng)頁(yè)分離一下，把HTTP頭打印出來(lái)，網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容保存到文件：
header, html = data.split(b'\r\n\r\n', 1)
print(header.decode('utf-8'))
# 把接收的數(shù)據(jù)寫(xiě)入文件:
with open('sina.html', 'wb') as f:
f.write(html)
# 現(xiàn)在，只需要在瀏覽器中打開(kāi)這個(gè)sina.html文件，就可以看到新浪的首頁(yè)了。
服務(wù)器
# 服務(wù)器進(jìn)程首先要綁定一個(gè)端口并監(jiān)聽(tīng)來(lái)自其他客戶端的連接。如果某個(gè)客戶端連接過(guò)來(lái)了，服務(wù)器就與該客戶端建立Socket連接，隨后的通信就靠這個(gè)Socket連接了。
# 所以，服務(wù)器會(huì)打開(kāi)固定端口（比如80）監(jiān)聽(tīng)，每來(lái)一個(gè)客戶端連接，就創(chuàng)建該Socket連接。由于服務(wù)器會(huì)有大量來(lái)自客戶端的連接，所以，服務(wù)器要能夠區(qū)分一個(gè)Socket連接是和哪個(gè)客戶端綁定的。一個(gè)Socket依賴4項(xiàng)：服務(wù)器地址、服務(wù)器端口、客戶端地址、客戶端端口來(lái)唯一確定一個(gè)Socket。
# 但是服務(wù)器還需要同時(shí)響應(yīng)多個(gè)客戶端的請(qǐng)求，所以，每個(gè)連接都需要一個(gè)新的進(jìn)程或者新的線程來(lái)處理，否則，服務(wù)器一次就只能服務(wù)一個(gè)客戶端了。
# 我們來(lái)編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的服務(wù)器程序，它接收客戶端連接，把客戶端發(fā)過(guò)來(lái)的字符串加上Hello再發(fā)回去。
# 首先，創(chuàng)建一個(gè)基于IPv4和TCP協(xié)議的Socket：
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 然后，我們要綁定監(jiān)聽(tīng)的地址和端口。服務(wù)器可能有多塊網(wǎng)卡，可以綁定到某一塊網(wǎng)卡的IP地址上，也可以用0.0.0.0綁定到所有的網(wǎng)絡(luò)地址，還可以用127.0.0.1綁定到本機(jī)地址。127.0.0.1是一個(gè)特殊的IP地址，表示本機(jī)地址，如果綁定到這個(gè)地址，客戶端必須同時(shí)在本機(jī)運(yùn)行才能連接，也就是說(shuō)，外部的計(jì)算機(jī)無(wú)法連接進(jìn)來(lái)。
# 端口號(hào)需要預(yù)先指定。因?yàn)槲覀儗?xiě)的這個(gè)服務(wù)不是標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，所以用9999這個(gè)端口號(hào)。請(qǐng)注意，小于1024的端口號(hào)必須要有管理員權(quán)限才能綁定：
# 監(jiān)聽(tīng)端口:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
# 緊接著，調(diào)用listen()方法開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)端口，傳入的參數(shù)指定等待連接的最大數(shù)量：
s.listen(5)
print('Waiting for connection...')
# 接下來(lái)，服務(wù)器程序通過(guò)一個(gè)永久循環(huán)來(lái)接受來(lái)自客戶端的連接，accept()會(huì)等待并返回一個(gè)客戶端的連接:
while True:
# 接受一個(gè)新連接:
sock, addr = s.accept()
# 創(chuàng)建新線程來(lái)處理TCP連接:
t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))
t.start()
# 每個(gè)連接都必須創(chuàng)建新線程（或進(jìn)程）來(lái)處理，否則，單線程在處理連接的過(guò)程中，無(wú)法接受其他客戶端的連接：
def tcplink(sock, addr):
print('Accept new connection from %s:%s...' % addr)
sock.send(b'Welcome!')
while True:
data = sock.recv(1024)
time.sleep(1)
if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':
break
sock.send(('Hello, %s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))
sock.close()
print('Connection from %s:%s closed.' % addr)
# 連接建立后，服務(wù)器首先發(fā)一條歡迎消息，然后等待客戶端數(shù)據(jù)，并加上Hello再發(fā)送給客戶端。如果客戶端發(fā)送了exit字符串，就直接關(guān)閉連接。
# 要測(cè)試這個(gè)服務(wù)器程序，我們還需要編寫(xiě)一個(gè)客戶端程序：
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 建立連接:
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
# 接收歡迎消息:
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
for data in [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']:
# 發(fā)送數(shù)據(jù):
s.send(data)
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.send(b'exit')
s.close()
UDP編程
使用UDP協(xié)議時(shí)，不需要建立連接，只需要知道對(duì)方的IP地址和端口號(hào)，就可以直接發(fā)數(shù)據(jù)包。
# 服務(wù)器首先需要綁定端口：
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 綁定端口:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
# 創(chuàng)建Socket時(shí)，SOCK_DGRAM指定了這個(gè)Socket的類型是UDP。綁定端口和TCP一樣，但是不需要調(diào)用listen()方法，而是直接接收來(lái)自任何客戶端的數(shù)據(jù)：
print('Bind UDP on 9999...')
while True:
# 接收數(shù)據(jù):
data, addr = s.recvfrom(1024)
print('Received from %s:%s.' % addr)
s.sendto(b'Hello, %s!' % data, addr)
# recvfrom()方法返回?cái)?shù)據(jù)和客戶端的地址與端口，這樣，服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后，直接調(diào)用sendto()就可以把數(shù)據(jù)用UDP發(fā)給客戶端。
# 客戶端使用UDP時(shí)，首先仍然創(chuàng)建基于UDP的Socket，然后，不需要調(diào)用connect()，直接通過(guò)sendto()給服務(wù)器發(fā)數(shù)據(jù)：
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
for data in [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']:
# 發(fā)送數(shù)據(jù):
s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))
# 接收數(shù)據(jù):
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.close()
# 從服務(wù)器接收數(shù)據(jù)仍然調(diào)用recv()方法。
