Python 网络编程简介

1.1

在用Python进行网络编程的时候，你会发现大致有两种情况：一是某些协议已经有了Python模块，二是需要自己编写实现协议。即使是已经实现的模块，理解其底层是如何实现的也很有益处。

#!/usr/bin/env python3 
# -*- coding:utf-8 -*-
# Simple Gopher Clinet - Chapter 1 - gopherclient.py

import socket, sys

port = 70
host = sys.argv[1]
filename = sys.argv[2]

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((host, port))
s.sendall((filename + "\r\n").encode())
while True:
    buf = s.recv(2048).decode()
    if not len(buf):
        break
    sys.stdout.write(buf)

这个程序实现Gopher协议。需要两个命令行参数主机名和文件名，实现从主机上请求文档的功能。

试着运行一下，您将得到Gopher服务期根目录的文件列表。

1.2 错误和异常

熟悉C语言的人会想到这个例子根本没有错误检查。事实上，Python会自动检查错误。尝试给一个不存在的主机名，例如：

root@iZ2ze0lvzs7172jj1i9vmnZ:~# ./gopherclient.py nonexistant.example.com /
Traceback (most recent call last):
  File "./gopherclient.py", line 12, in <module>
    s.connect((host, port))
socket.gaierror: [Errno -2] Name or service not known

Python会检查到一个socket.gaierror异常，程序会终止并打印出错的地方和错误。您可以稍微修改一下程序，让它更友好一些：

#!/usr/bin/env python3 
# -*- coding:utf-8 -*-
# Simple Gopher Clinet - Chapter 1 - gopherclient.py

import socket, sys

port = 70
host = sys.argv[1]
filename = sys.argv[2]

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
try:
    s.connect((host, port))
except socket.gaierror as e:
    print("Error connecting to server:%s"%e)
    sys.exit(-1)
s.sendall((filename + "\r\n").encode())
while True:
    buf = s.recv(2048).decode()
    if not len(buf):
        break
    sys.stdout.write(buf)

现在如果试图连接一个不存在的服务器，程序将终止，您将得到一个友好的错误信息。

sendall()函数，如果有错误，会产生异常；否则，表明信息发送成功。

1.3 文件类对象

Python程序员会熟悉文件对象的方法：readline()、write()、read()等。Python库支持文件和文件类对象。Socket对象则不提供类似的接口。然而Python的确提供了一个makefile()函数来生成供您使用的文件类对象。请看下面这个用文件类接口重写的程序：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
# Simple Gopher Clinet - Chapter 1 - gopherclient.py

import socket, sys

port = 70
host = sys.argv[1]
filename = sys.argv[2]

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((host, port))
fd = s.makefile("rwb", 0)
fd.write(filename.encode("utf-8")+"\r\n".encode("utf-8"))
for line in fd.readlines():
    sys.stdout.write(line.decode())

makefile()函数有两个参数：操作文件类的模式和缓存的模式。操作文件类的模式表明是只读、只写、还是读写；。缓存主要用在磁盘文件，但是对于交互式的网络程序，它可能会阻碍程序的运行，所以最好通过设置为0来关闭它。

既然得到了文件类对象，就可使用熟悉的方法了，这里用了两个：write()和readlines()。他们的功能和一般的文件对象是一样的。

1.4 基本服务器操作

用Python编写服务器代码与客户端一样简单
 

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-

# Simple Server ---- Chapter 1 - server.py
import socket

host = ''  # Bind to all interfaces
port = 51423
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#建立一个socket
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)#SO_REUSEADDR把socket设置成可复用的
s.bind((host, port))#绑定一个端口，主机设置成空字符串，这样程序可以接受来自任意地方的连接
s.listen(1)#调用listen函数，开始等候来自客户端的连接，同时设定每次最多只有一个等候处理的连接

print("Server is running on port %d;press Ctrl-C to terminate." % port)
while True:
    clientsock, clientaddr = s.accept()#主循环从accept开始。accept返回两个信息：一个新的连接客户端的socket和客户端的IP地址、端口号
    clientfile = clientsock.makefile('rwb', 0)#
    clientfile.write(("Welcome, " + str(clientaddr) +"\n").encode())
    clientfile.write(("Please enter a string: ").encode())
    line = clientfile.readline().strip()#从客户端读一个字符串，显示一个应答，
    clientfile.write(("You entered %d characters.\n" % len(line)).encode())
    clientfile.close()
    clientsock.close()#关闭客户端socket

运行这个程序，然后使用telnet命令如下：

$ telnet localhost 51423
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
Welcome, ('127.0.0.1', 61937)
Please enter a string: fdsf
You entered 4 characters.
Connection closed by foreign host.

您会发现，我根本没有编写Telnet协议，但是Telnet客户端也能通信。

1.5 高级接口

Python提供了很多协议模块，在开始编程的时候，有一半的工作已经完成了。

#!/usr/bin/env python3 
# -*- coding:utf-8 -*-
# Simple Gopher Clinet - Chapter 1 - gopherclient.py

import gopherlib, sys

host = sys.argv[1]
file = sys.argv[2]

f = gopherlib.send_selector(file, host)

for line in f.readlines():
    sys.stdout.write(line)

gopherlib模块负责建立socket和连接，这节省了一些工作量。

Python中还有更高级的模块。为了处理URL，Python提供的模块可以让您的代码和几种协议一起工作。

#！/usr/bin/env python3
# High-Level Gopher Client with urllib - Chapter 1 - urlclient.py
import urllib, sys
host = sys.argv[1]
file = sys.argv[2]

f = urllib.urlopen('gopher://%s%s'%(host, file))
for line in f.readlines():
    sys.stdout.write(line)