Python Socket通信詳解

Python是一種高級編程語言，具備力量強大的標準庫，包括一組關於socket通信的類和函數。Python socket通信提供了一種簡單而直接的交換數據方法，可以通過TCP或UDP創建一個連接並進行雙向通信。

一、Python TCP通信

TCP(Transmission Control Protocol)是一種高可靠性的面向連接的協議，被常用於Web服務器、Email、FTP服務器等。Python socket模塊提供了一組TCP通信相關的類和函數，同時也提供了一組示例代碼。

import socket

#監聽一個端口
def listen_port(port):
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    s.bind(('', port))
    s.listen(1)
    while True:
        conn, addr = s.accept()
        print('Connection address:', addr)
        data = conn.recv(1024)
        if not data:
            break
        conn.sendall(data)
        conn.close()
listen_port(12345)

以上代碼實現了一個TCP服務器示例代碼，其中使用了socket.socket()創建了一個Socket對象，並調用bind()方法綁定到本地IP地址以及指定的端口號(12345)。使用listen()方法指定最大連接數，並使用accept()方法接受客戶端連接請求。recv()方法用於接收客戶端發送的數據，sendall()方法用於向客戶端發送數據，在數據傳輸完畢後，使用close()方法關閉連接。

二、Python多線程通信

在實際應用中，需要同時處理多個連接，這時就需要使用多線程或多進程技術。Python提供了threading模塊和socketserver模塊來支持多線程通信。

import socket, threading

#監聽一個端口
def listen_port(port):
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    s.bind(('', port))
    s.listen(5)
    while True:
        conn, addr = s.accept()
        print('Connection address:', addr)
        t = threading.Thread(target=handle_client, args=(conn,))
        t.start()
#線程處理函數
def handle_client(conn):
    while True:
        data = conn.recv(1024)
        if not data:
            break
        conn.sendall(data)
    conn.close()
listen_port(12345)

以上代碼實現了一個支持多線程的TCP服務器示例代碼，其中每個客戶端的連接請求被分別處理，將處理函數作為參數傳遞給新線程，並啟動線程。

三、Python與C通信

在某些場景下，需要使用Python作為編寫應用程序的用戶界面，而底層的功能需要使用C語言實現。可以使用Python的ctypes模塊和Socket通信來實現Python與C語言的通信。

下面是一個使用Python與C語言通信的實例。

#C語言代碼
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define PORT 8080

int main(int argc, char const *argv[]) {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int opt = 1;
    int addrlen = sizeof(address);

    char buffer[1024] = {0};
    char *hello = "Hello from server";

    // Creating socket file descriptor
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // Attaching socket to the port 8080
    if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT,
                &opt, sizeof(opt))) {
        perror("setsockopt");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons( PORT );

    // Forcefully attaching socket to the port 8080
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address,
                sizeof(address)) < 0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address,
                    (socklen_t*)&addrlen))<0) {
        perror("accept");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    valread = read( new_socket , buffer, 1024);
    printf("%s\n",buffer );
    send(new_socket , hello , strlen(hello) , 0 );
    printf("Hello message sent\n");
    return 0;
}

#Python代碼
import ctypes

#載入C語言動態庫
lib = ctypes.CDLL('./libserver.so')
lib.go.argtypes = [ctypes.c_char_p]
lib.go.restype = None

#調用C函數
lib.go(b"Hello from Python")

以上代碼實現了一個從Python調用C動態庫的簡單示例程序，兩個程序通過Socket協議進行通信，在C語言中創建了一個Socket服務器，在Python中通過ctypes模塊調用C語言中的動態庫。

四、Python和Netty通信

Netty是一種基於Java的高性能異步事件驅動的網絡應用框架，支持多協議通信服務的開發。Python支持通過Socket協議與Netty進行通信。

#Python代碼
import socket

#連接到Netty服務器
server_address = ('localhost', 9090)
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect(server_address)

#發送消息到Netty服務器
message = 'Hello from Python'
sock.sendall(message.encode())

#接收Netty服務器發送的消息
data = sock.recv(1024)
sock.close()

print(data.decode('utf-8'))

以上代碼實現了一個使用Python與Netty通信的示例程序，其中Python調用socket.socket()建立連接，並使用sendall()方法將消息發送給Netty服務器，最終調用recv()方法接收Netty發送的消息。

總結

通過以上的介紹，讀者可以了解到Python Socket通信的基本原理和應用場景，並掌握了基本的Socket通信技術。