3-UDP 编程示例

3-1-语法

当使用套接字应用传输层的UDP协议建立服务器与客户端程序时，整个实现过程要比使用TCP协议简单一点。

基于UDP协议的服务器与客户端在进行数据传送时，不是先建立连接，而是直接进行数据传送。

3-1-1-在socket对象中，使用方法recvfrom()接收数据

recvfrom(bufsize[，flags]) #bufsize用于指定缓冲区大小

方法recvfrom()主要用来从套接字接收数据，它可以连接UDP协议。

3-1-2-在socket对象中，使用方法sendto()发送数据

sendto (bytes, address)

参数“bytes”表示要发送的数据，参数“address”表示发送信息的目标地址，它是由目标IP地址和端口构成的元组。Sendto()方法主要用来通过UDP协议将数据发送到指定的服务器端。

3-2-示例

3-2-1-示例01

3-2-1-1-服务器端代码

UDP服务器不需要TCP服务器那么多的设置，因为它们不是面向连接的。除了等待传入的连接之外，几乎不需要做其他工作

import socket

# 创建一个 UDP 套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定 IP 地址和端口号
server_address = ('localhost', 9999)
server_socket.bind(server_address)
print('服务器正在监听端口 9999...')

while True:
    # 接收客户端发送的数据
    data, client_address = server_socket.recvfrom(1024)
    print(f'收到来自 {client_address} 的数据: {data.decode()}')

    # 向客户端发送响应
    response = '服务器已收到你的消息'
    server_socket.sendto(response.encode(), client_address)

3-2-1-2-客户端代码

import socket

# 创建一个 UDP 套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 服务器地址和端口
server_address = ('localhost', 9999)

# 发送数据到服务器
message = 'Hello, server!'
client_socket.sendto(message.encode(), server_address)

# 接收服务器的响应
data, server = client_socket.recvfrom(1024)
print(f'收到服务器响应: {data.decode()}')

# 关闭客户端套接字
client_socket.close()

3-2-1-3-示例分析

1. 除了创建套接字并将其绑定到本地地址（主机名/端口号对）外，并没有额外的工作。无限循环包含接收客户端消息、打上时间戳并返回消息，然后回到等待另一条消息的状态。再一次，close()调用是可选的，并且由于无限循环的缘故，它并不会被调用，但它提醒我们，它应该是优雅或智能退出方案的一部分
2. UDP和TCP服务器之间的另一个显著差异是，因为数据报套接字是无连接的，所以就没有为了成功通信而使一个客户端连接到一个独立的套接字“转换”的操作。这些服务器仅仅接受消息并有可能回复数据

3-2-2-示例02

3-2-2-1-服务端

import socket #导入socket模块

HOST = 'localhost' #定义变量HOST的初始值
PORT = 9999 #定义变量PORT的初始值

try:
    #创建socket对象s，参数分别表示地址和协议类型
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    s.bind((HOST, PORT)) #将套接字与地址绑定

    data = True #设置变量data的初始值
    while data: #如果有数据
         data,address = s.recvfrom(1024)#实现对话操作（接收/发送）
         if data==b'zaijian': #当接收的数据是zaijian时
             break #停止循环
         print('接收信息：',data.decode('utf-8'))#显示接收到的信息
         s.sendto(data,address) #发送信息

except Exception as e:
    print(e)
finally:
    s.close() #关闭连接

3-2-2-2-客户端

import socket #导入socket模块

HOST = 'localhost' #定义变量HOST的初始值
PORT = 9999 #定义变量PORT的初始值
try:
  #创建socket对象s，参数分别表示地址和协议类型
  s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
  data = "你好！" #定义变量data的初始值

  while data: #如果有data数据
     s.sendto(data.encode('utf-8'),(HOST,PORT))#发送数据信息
     if data=='zaijian': #如果data的值是'zaijian '
       break #停止循环
     data,addr = s.recvfrom(512) #读取数据信息
     print("从服务器接收信息：\n",data.decode('utf-8')) #显示从服务器端接收的信息
     data = input('输入信息：\n') #信息输入
except Exception as e:
    print(e)
finally:
    s.close() #关闭连接

上述代码使用套接字以UDP连接方式建立了一个简单的客户端程序，当在客户端创建套接字后，会直接向服务器端（本机的10000端口）发送数据，而没有进行连接。当用户键入“zaijian”时退出while循环，关闭本程序。运行效果与TCP服务器与客户端实例的基本相同

4-HTTP协议开发

在计算机网络模型中，套接字编程属于底层网络协议开发的内容。虽然说编写网络程序需要从底层开始构建，但是自行处理相关协议是一件比较麻烦的事情。其实对于大多数程序员来说，最常见的网络编程开发是针对应用协议进行的。在Python程序中，使用内置的包urllib和http可以完成HTTP协议层程序的开发工作。

4-1-使用urllib包

在Python程序中，urllib包主要用于处理URL（Uniform Resource Locator，统一资源定位符）操作，使用urllib操作URL可以像使用和打开本地文件一样操作，非常简单而又易上手。在包urllib中主要包括如下所示的模块:

• urllib.request：用于打开URL网址。
• urllib.error：用于定义常见的urllib.request会引发的异常。
• urllib.parse：用于解析URL。
• urllib.robotparser：用于解析robots.txt文件。

4-1-1-语法

4-1-1-1-方法urlopen()

在urllib.request模块中，方法urlopen()的功能是打开一个URL地址，其语法格式如下所示。

urlopen (url, data, proxies)

url：表示要进行操作的URL地址。

data：用于向URL传递的数据，是一个可选参数。

proxies：表示使用的代理地址，可选参数。

方法urlopen()将返回一个HTTPResponse实例（类文件对象），可以像操作文件一样使用read()、readline()和close()等方法对URL进行操作。

方法urlopen()能够打开url所指向的URL。如果没有给定协议或者下载方案（Scheme），或者传入了“file”方案，urlopen()会打开一个本地文件。

对于所有的 HTTP 请求来说，常见的请求类型是“GET”。在这些情况中，向Web 服务器发送的请求字符串（编码过的键值对，如urlencode()函数返回的字符串）应该是url 的一部分。如果使用“POST”请求方法，请求的字符串（编码过的）应该放到postQueryData 变量中。一旦连接成功，函数urlopen()将会返回一个文件类型对象，就像在目标路径下打开了一个可读文件。例如，如果文件对象是f，那么“句柄”会支持一些读取内容的方法，

例如

f.read()、f.readline()、f.readlines()、f.close()和f.fileno()。另外，方法f.info()可以返回MIME（Multipurpose Internet Mail Extension，多用途因特网邮件扩充）头文件。这个头文件

通知浏览器返回的文件类型，以及可以用哪类应用程序打开。

例如，

浏览器本身可以查看HTML、纯文本文件，渲染PNG（Portable NetworkGraphics）文件、JPEG（Joint Photographic Experts Group）或者GIF（Graphics InterchangeFormat）文件。而其他如多媒体或特殊类型文件需要通过其他应用程序才能打开。

最后，方法geturl()在考虑了所有可能发生的重定向后，从最终打开的文件中获得真实的URL。在下面列出了urllib.urlopen()文件类型对象的常用方法。

f.read([bytes])：从f中读出所有或bytes 个字节。

f.readline()：从f中读取一行。

f.readlines()：从f中读出所有行，作为列表返回。

f.close()：关闭f的URL 连接。

f.fileno()：返回f的文件句柄。

f.info()：获得f的MIME 头文件。

f.geturl()：返回f的真正URL。

4-1-1-2-方法urlretrieve()

使用urllib.request模块中的方法urlretrieve()可以将URL另存为本地文件。此方法的语法格

式如下所示。

urlretrieve(url, filename, reporthook, data)

url：要保存的URL地址。

filename：指定保存的文件名，可选参数。

reporthook：回调函数，可选参数。

data：发送的数据，一般用于POST，可选参数。

除了像 urlopen()函数这样从URL中读取内容外，函数urlretrieve()可以方便地将url中的整个HTML文件下载到本地硬盘上。下载后的数据可以另存为一个localfile或者一个临时文件。如果该文件已经复制到本地或者URL指向的文件就是本地文件，就不会发生后面的下载操作。如果提供了reporthook，则在每块数据下载或传输完成后会调用这个函数。在调用时会使用3个参数：目前读入的块数、块的字节数和文件的总字节数。如果正在用文本或图表向用户显示“下载状态”信息，这个函数将会非常有用。函数urlretrieve()返回一个二元组（filename, mime_hdrs）。其中filename表示含有下载数据的本地文件名，mime_hdrs表示Web 服务器响应后返回的一系列MIME 文件头。对本地文件来说，mime_hdrs是空的。

4-1-1-3-方法urlencode()

在urllib.parse模块中，方法urlencode()的功能是对URL进行编码。此方法的语法格式如下

所示。

urlencode (query, doseq)

query：要进行编码的变量和值组成的字典；

doseq：可选参数，如果为True则将元组的值分别编码成“变量=值”的形式。

在Python程序中，函数urlencode()的功能是接收字典的键值对，并将其编译成字符串，

作为CGI 请求的URL 字符串的一部分。键值对的格式是“键=值”，以连接符（&）划分。另

外，键及其对应的值会传到quote_plus()函数中进行适当的编码。

4-1-1-4-方法quote()和方法quote_plus()

在urllib.parse模块中，方法quote()和方法quote_plus()的功能是替换字符串中的特殊字

符，使其符合URL要求使用的字符。在Python程序中，函数quote()用来获取URL 数据，并将

其编码，使其可以用于URL 字符串中。在现实应用中必须对某些不能打印的或者不被Web

服务器作为有效URL 接收的特殊字符串进行转换。这就是quote()函数的功能。这两个方法的

语法格式如下所示。

quote (string, safe＝‘/’) 
quote_plus (string, safe＝‘’)

在Python程序中，逗号、下划线、句号、斜线和字母数字这类符号不需要转化，其他的则均需要转换。另外，在那些URL 不能使用的字符前边会添加上百分号（%），同时把它们转换成十六进制格式，例如，“%xx”，其中，“xx”表示这个字符的ASCII码的十六进制值。当调用quote*()时，字符串转换成一个可在URL 字符串中使用的等价字符串。safe 字符串可以包含一系列不能转换的字符，默认字符是斜线“/”。

4-1-1-5-方法unquote()和方法unquote_plus()

在Python程序中，unquote()方法与quote()方法的功能完全相反，前者将所有编码

为“%xx”式的字符转换成等价的ASCII 码值。在urllib.parse模块中，使用方法unquote()和方法

unquote_plus()可以将使用quote()方法和quote_plus()方法替换后的字符还原（在Python 2.x中

直接由urllib模块进行处理）。方法unquote()和方法unquote_plus()的语法格式如下所示。

unquote(string) 
unquote_plus (string)

其中，参数“string”表示要进行还原的字符串。

下面的实例代码演示了使用urlopen()方法在百度搜索关键词中得到第一页链接的过程