python网络编程

1. 核心概念

• Socket（套接字）：网络通信的基础，通过 IP 地址和端口实现数据传输。

• 协议：

  • TCP：可靠、面向连接的协议（如 HTTP）。

  • UDP：快速、无连接的协议（如实时视频流）。

• 客户端-服务器模型：服务器监听请求，客户端发起连接。

2. 基础示例：TCP 客户端/服务器

TCP 服务器

import socket

# 创建 TCP socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('localhost', 12345))  # 绑定地址和端口
server_socket.listen(5)  # 开始监听，最多5个等待连接

print("服务器启动，等待连接...")
client_socket, addr = server_socket.accept()  # 接受客户端连接
print(f"客户端 {addr} 已连接")

data = client_socket.recv(1024)  # 接收数据（最多1024字节）
print(f"收到数据: {data.decode()}")

client_socket.send("消息已收到".encode())  # 发送响应
client_socket.close()
server_socket.close()

TCP 客户端

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('localhost', 12345))  # 连接服务器

client.send("Hello Server!".encode())  # 发送数据
response = client.recv(1024)  # 接收响应
print(f"服务器回复: {response.decode()}")

client.close()

3. UDP 通信示例

UDP 服务器

import socket

server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server_socket.bind(('localhost', 12345))

while True:
    data, addr = server_socket.recvfrom(1024)  # 接收数据和客户端地址
    print(f"收到来自 {addr} 的消息: {data.decode()}")
    server_socket.sendto("消息已收到".encode(), addr)  # 发送响应

UDP 客户端

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
client.sendto("Hello UDP Server!".encode(), ('localhost', 12345))

response, addr = client.recvfrom(1024)
print(f"服务器回复: {response.decode()}")
client.close()

4. 高级库和框架

• requests：处理 HTTP 请求（如 REST API）。

  import requests
  response = requests.get("https://api.example.com/data")
  print(response.json())

• asyncio：异步网络编程（适合高并发场景）。

  import asyncio
  
  async def handle_client(reader, writer):
      data = await reader.read(100)
      message = data.decode()
      writer.write(f"收到: {message}".encode())
      await writer.drain()
      writer.close()
  
  async def main():
      server = await asyncio.start_server(handle_client, 'localhost', 12345)
      async with server:
          await server.serve_forever()
  
  asyncio.run(main())

• Flask/Django：构建 Web 服务。

  from flask import Flask
  app = Flask(__name__)
  
  @app.route('/')
  def home():
      return "Hello World!"
  
  if __name__ == '__main__':
      app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

5. 常见问题与调试

• 端口占用：确保端口未被其他程序占用（如 netstat -ano 查看端口状态）。

• 防火墙：检查防火墙是否允许端口通信。

• 阻塞与非阻塞：使用多线程、异步或 select 模块处理多连接。