Python Socket 详解，最全教程
Socket 是计算机网络编程的基础工具，它提供了跨网络通信的能力。在 Python 中，socket 模块是开发网络应用的核心库。本教程将详细介绍 Python socket 模块的基础知识、用法及应用场景，并通过代码示例和图解帮助你快速入门。
一、什么是 Socket？
Socket 是网络中不同程序间通信的桥梁。它允许程序发送或接收数据，通常用于构建服务器与客户端模型。
常见 Socket 类型
- TCP（传输控制协议）： 提供可靠的、基于连接的通信。
- UDP（用户数据报协议）： 提供不可靠、无连接的通信，但速度快。
二、Python Socket 基本用法
1. 导入模块
在使用 socket 前，需导入模块：
import socket2. 创建 Socket
基本语法：
s = socket.socket(family, type)family: 地址族，例如AF_INET（IPv4）或AF_INET6（IPv6）。type: 套接字类型，例如SOCK_STREAM（TCP）或SOCK_DGRAM（UDP）。
示例：
# 创建一个 TCP 套接字
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 创建一个 UDP 套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)3. 客户端通信流程
TCP 客户端通信的基本步骤如下：
1. 创建套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)2. 连接到服务器
server_address = ('127.0.0.1', 65432) # 地址和端口
client_socket.connect(server_address)3. 发送和接收数据
client_socket.sendall(b'Hello, Server!')
response = client_socket.recv(1024) # 接收数据，最大字节数
print(f'Received: {response}')4. 关闭套接字
client_socket.close()完整示例：
import socket
# 创建客户端套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接服务器
server_address = ('127.0.0.1', 65432)
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:
client_socket.close()4. 服务器通信流程
TCP 服务器通信的基本步骤如下：
1. 创建套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)2. 绑定地址
server_socket.bind(('127.0.0.1', 65432)) # 绑定 IP 和端口3. 开始监听
server_socket.listen(5) # 最大连接数4. 接收连接和处理
connection, client_address = server_socket.accept()
print(f'Connection from {client_address}')
data = connection.recv(1024) # 接收数据
print(f'Received: {data.decode()}')
connection.sendall(b'Hello, Client!') # 发送响应
connection.close()完整示例：
import socket
# 创建服务器套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('127.0.0.1', 65432))
server_socket.listen(5)
print('Server is listening...')
while True:
connection, client_address = server_socket.accept()
try:
print(f'Connection from {client_address}')
data = connection.recv(1024)
print(f'Received: {data.decode()}')
if data:
connection.sendall(b'Hello, Client!')
finally:
connection.close()运行结果：
- 启动服务器。
- 启动客户端发送数据。
- 客户端收到响应。
三、UDP 通信
与 TCP 不同，UDP 是无连接协议，不需要建立连接。
1. UDP 客户端
示例：
import socket
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server_address = ('127.0.0.1', 65432)
udp_socket.sendto(b'Hello, UDP Server!', server_address)
data, server = udp_socket.recvfrom(1024)
print(f'Received: {data.decode()}')
udp_socket.close()2. UDP 服务器
示例：
import socket
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
udp_socket.bind(('127.0.0.1', 65432))
print('UDP server is listening...')
while True:
data, address = udp_socket.recvfrom(1024)
print(f'Received {data.decode()} from {address}')
udp_socket.sendto(b'Hello, UDP Client!', address)四、图解 Socket 通信
1. TCP 通信模型
+------------+ +-------------+
| Client | | Server |
+------------+ +-------------+
| Connect() | <--> | Accept() |
| Send() | <--> | Receive() |
| Receive() | <--> | Send() |
| Close() | <--> | Close() |
+------------+ +-------------+2. UDP 通信模型
+------------+ +-------------+
| Client | | Server |
+------------+ +-------------+
| SendTo() | -----> | RecvFrom() |
| RecvFrom() | <----- | SendTo() |
+------------+ +-------------+五、Socket 编程的常见问题
1. Address already in use
原因： 套接字未关闭或正在使用。
解决：
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)2. Connection reset by peer
原因： 客户端过早断开连接。
解决： 检查连接和数据流逻辑。
3. Timeout
原因： 通信超时。
解决：
socket.settimeout(5) # 设置超时时间六、Socket 的高级用法
- 多线程/多进程支持： 使用
threading或multiprocessing模块实现并发。 - SSL/TLS 支持： 使用
ssl模块实现加密通信。 - 非阻塞 Socket： 设置套接字为非阻塞模式，适用于高性能应用。
- WebSocket 支持： 可结合
websockets库构建实时通信。
七、总结
通过本文的介绍，你已经掌握了 Python socket 的基本概念和使用方法。无论是实现简单的客户端-服务器通信，还是构建复杂的网络应用，socket 都是不可或缺的工具。
练习建议：
- 使用 TCP 创建一个聊天室应用。
- 使用 UDP 构建一个简单的文件传输工具。
- 探索 SSL 加密通信。
拓展阅读：
- 官方文档：Python socket
- 实战项目：用
socket构建 HTTP 服务。
快动手尝试吧！Socket 是网络编程的基石，掌握它将为你打开更广阔的编程世界。