前段时间，我们在这篇文章中谈到了多进程和进程之间的通信方式，主要谈到了本地进程之间使用队列（Queue）进程通信，如果我们要通信的进程不在同一台主机上，我们就无法使用队列进行通信了，这时就需要使用 Socket（套接字）。
Socket 是应用层和传输层之间的一层抽象协议，可以用来进行进程间通信，一般有 UDP 和 TCP 两种通信方式，前者速度稍快，稳定性不好，无法丢包重传。后者速度稍慢一点，但稳定性很好，可以丢包重传。
本文首先介绍使用 Socket 进行 UDP 通信。
UDP 通信流程
使用 Socket 进行 UDP 通信的流程如下：
- 创建一个 socket 对象
- 准备好目标主机 IP 和目标端口
- 绑定本机的端口（不必须）
- 发送/接收数据
- 关闭套接字
下面依次进行讲解。
创建套接字对象
要进行 Socket 通信，我们需要使用 socket 模块，首先需要创建一个 Socket 对象。下面是两种创建方式：
# 使用 UDP 进行通信
udpSocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 使用 TCP 进行通信
tcpSocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
目标主机的 IP 和端口
如果我们需要向别的主机发送数据，我们需要改主机的 IP 地址和相应的端口号。在使用 Socket 进行通信时，需要将两个信息写在一元组中，元组的第一项为目标主机 IP 地址，第二项为接受数据的端口号：
targetAddr = ("192.168.0.1", 8080)
其中，IP 地址使用字符串类型，端口号使用数字类型。
绑定本机的端口
如果不绑定端口，每次使用 Socket 时都会由操作系统动态分配一个端口，我们也可以绑定为某个固定的端口。这样做的好处是：如果我们想要接受其他主机的信息，其他主机可以直接向这个端口发送数据，如果使用动态端口的话，发送方并不知道目标端口是什么，因此无法向接收方发送数据。
绑定端口需要使用 Socket 对象的 bind 方法：
selfBind = ( [IP], PORT )
socketObj.bind( selfBind )
bind 方法接受一个元组作为参数，元组的第一项为绑定的 IP 地址，第二项为绑定的端口号。我们可以把第一项指定为本机上的任意一个 IP 地址，也可以设置为一个空字符串 ""，表示本机上任意合法的 IP 地址。
发送/接受数据
使用 UDP 套接字协议时，发送数据使用 Socket 对象的 sendto 方法，接受数据使用 Socket 对象的 recvfrom 方法。这两个方法的使用方式如下：
# 发送数据
socketObj.sendto( data, targetAddr )
# 接受数据
socketObj.recvfrom( maxSize )
sendto 方法接受两个参数：发送的数据和目标主机的 IP 和端口元组，在 Python3 中，发送的数据应该转为 byte 类型发送，Python2 中可以直接发送字符串。
recvfrom 接受一个参数：本次接受的最大数据尺寸。该方法是阻塞的，只有在接收到数据后才能进行后续的操作。
关闭套接字
就像使用文件那样，在使用完套接字后，需要关闭它，调用 close 方法即可。
socketObj.close()
单工通信的例子
上面我们介绍了 Socket 的使用方式，下面我们来做一个单工通信的例子（一方负责发送信息，一方负责接收信息）。
我们这里来创建两个文件：用以发送信息的 send.py 和用以接收信息的 recv.py。该实例在虚拟机中模拟（注意将虚拟机设置为桥接模式）。
创建 send.py：
# 导包
from socket import *
# 创建 socket 对象
udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
# 目标主机的 IP 和端口号
targetAddr = ("192.168.2.142",8080)
# 本地主机绑定端口
udpSocket.bind(("",3000))
# 主函数
def main():
while True:
# 接受发送的信息
msg = input("Enter message:")
# 发送信息 使用 utf-8 编码
udpSocket.sendto(msg.encode("utf-8"),targetAddr)
if __name__ == '__main__':
main()
创建 recv.py：
# 导包
from socket import *
# 创建 socket 对象
udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
# 本地主机绑定端口
udpSocket.bind(("",8080))
# 主函数
def main():
while True:
# 接收信息
msg,addrInfo = udpSocket.recvfrom(1024)
# 收到信息后使用 utf-8 解码
print("收到来自 %s 的信息：%s"%(addrInfo[0],msg.decode("utf-8")))
if __name__ == '__main__':
main()
运行结果如下：
双工通信例子
上面实现了一个单工通信的例子：一方负责发，一方负责接收。下面我们继续实现一个双工通信的例子，使双方都能够收发消息。
由于接收和发送消息时是使用 while 循环不断轮询的，因此要实现同时发送和接受，我们需要进行多任务处理。
新建一个 msg.py：
from threading import Thread
from socket import *
# 发送数据
class SendMsg(Thread):
def __init__(self):
Thread.__init__(self)
self.__selfPort = 3000
self.__targetPort = 3001
self.__socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
self.getInfo()
# 获取目标主机的 IP
def getInfo(self):
# 获取目标主机的 IP
self.__targetIp = input("请输入目标主机IP地址：")
# 绑定本机端口
self.__socket.bind(("",self.__selfPort))
self.__targetAddr = (self.__targetIp, self.__targetPort)
# 发送数据
def run(self):
while True:
msg = input("\rEnter Message:")
self.__socket.sendto(msg.encode("utf-8"),self.__targetAddr)
# 接受数据
class RecvMsg(Thread):
def __init__(self):
Thread.__init__(self)
self.__selfPort = 3001
self.__socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
self.__socket.bind(("",self.__selfPort))
# 发送数据
def run(self):
while True:
msg,addrInfo = self.__socket.recvfrom(1024)
print("\r%s：%s"%(addrInfo[0],msg.decode("utf-8")))
print("\rEnter Message:")
if __name__ == '__main__':
send = SendMsg()
recv = RecvMsg()
send.start()
recv.start()
这里我们使用 3000 端口发送数据，3001 端口接收数据，运行程序时只需填写目标主机的 IP 地址，就可以进行通信。
运行效果：
广播
我们还可以进行局域网内的广播，只需对 Socket 加上一条设置：
socketObj.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, 1)
同时，发送广播需要一个广播地址，以及目标主机接受广播的端口：
broadAddr = ( "192.168.0.255", 8080 )
上面的设置只能给 0 网段的主机发送广播，要想给局域网中所有的主机发送广播，可以这样设置：
broadAddr = ( "<broadcast>", 8080 )
下面我们新建一个 send.py 用来发送广播：
from threading import Thread
from socket import *
from time import sleep
# 发送数据
class SendMsg(Thread):
def __init__(self):
Thread.__init__(self)
self.__dest = ("<broadcast>",3001)
self.__socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
self.__socket.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,1)
def sendInfo(self):
self.__socket.sendto("hello~".encode("utf-8"),self.__dest)
# 发送数据
def run(self):
while True:
self.sendInfo()
sleep(1)
if __name__ == '__main__':
send = SendMsg()
send.start()
新建一个 recv.py 用来接收广播：
from threading import Thread
from socket import *
# 接受数据
class RecvMsg(Thread):
def __init__(self):
Thread.__init__(self)
self.__selfPort = 3001
self.__socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
self.__socket.bind(("",self.__selfPort))
# 发送数据
def run(self):
while True:
msg,addrInfo = self.__socket.recvfrom(1024)
print("\r%s：%s"%(addrInfo[0],msg.decode("utf-8")))
if __name__ == '__main__':
recv = RecvMsg()
recv.start()
运行效果如图：
完。
