UDP网络通信（发送端+接收端）实例——Python

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简介在网络通信编程中，用的最多的就是UDP和TCP通信了，原理这里就不分析了，网上介绍也很多，这里简单列举一下各自的优缺点和使用场景通信方式优点缺点适用场景UDP及时性好，快速视网络情况，存在丢包与嵌入式设备通信，实时控制场景TCP丢包会自动重发，理论上不用担心丢包问题延时相对大一些通信可靠性场景，比如IoT设备控制，状态同步一、socket我们要进行网络通信，那么就要用到socket，socket即网络套接字，应用程序可以通过它发送或接收数据，可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。在Python中，使用socket模块的函数socket就可以创建一个socket对象，socket()函数的参数分别有family,type,proto。1.其中family参数是指协议域，又称为协议族（family），常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、...等等，AF_INET指ipv4，AF_INET6即为ipv6；2.然后是type，type指定socket类型，有SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于TCP协议）和SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于UDP协议）等等；3.proto就是指定的协议，常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议，但是type和proto不可以随意组合，当proto参数为0或者不填时，会自动选择type类型对应的默认协议。二、UDP发送数据首先我们要导入socket包importsocket创建一个udp套接字，ipv4协议，使用SOCK_DGRAM参数，不填proto，就会默认自动选择udp协议；#1、创建一个UDP套接字udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)然后我们把要接收数据的那一端的ip地址和端口号放在一个元组里准备好​​​#2.准备接收方的地址和端口，'127.0.0.1:9999'表示目的ip地址，9999表示目的端口号udp_addr=('127.0.0.1',9999) #注意这是一个元组，其中ip地址是字符串，端口号是数字​  准备好后就可以使用sendto函数进行发送了，要注意，需要对字符串进行编码才可以发送#3.发送数据到指定的ip和端口udp_socket.sendto("Hello,IamaUDPsocket.".encode('utf-8'),dest_addr)发送完就可以关闭套接字了#4.关闭套接字udp_socket.close()例程一：UDPserver端，UDP数据接收​​#!/usr/bin/python3#-*-coding:utf-8-*-"""udp通信例程：udpserver端，修改udp_addr元组里面的ip地址，即可实现与目标机器的通信，此处以单机通信示例，ip为127.0.0.1，实际多机通信，此处应设置为目标客户端ip地址"""fromtimeimportsleepimportsocketdefmain():  #udp通信地址，IP+端口号  udp_addr=('127.0.0.1',9999)  udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)  #绑定端口  udp_socket.bind(udp_addr)  #等待接收对方发送的数据  whileTrue:    recv_data=udp_socket.recvfrom(1024) #1024表示本次接收的最大字节数    #打印接收到的数据    print("[From%s:%d]:%s"%(recv_data[1][0],recv_data[1][1],recv_data[0].decode("utf-8")))if__name__=='__main__':  print("当前版本：",__version__)  print("udpserver")  main()​​ 代码解析 1.socket函数中第二个参数就是通信类型，此处SOCK_DGRAM就是指定使用UDP通信2.服务端需要使用bind函数绑定端口，客户端不需要，因为客户端发送的时候已经带了端口参数例程二：UDPclient端，UDP数据发送#!/usr/bin/python3#-*-coding:utf-8-*-"""udp通信例程：udpclient端，修改udp_addr元组里面的ip地址，即可实现与目标机器的通信，此处以单机通信示例，ip为127.0.0.1，实际多机通信，此处应设置为目标服务端ip地址"""fromtimeimportsleepimportsocketdefmain():  #udp通信地址，IP+端口号  udp_addr=('127.0.0.1',9999)  udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)  #发送数据到指定的ip和端口,每隔1s发送一次，发送10次  foriinrange(10):    udp_socket.sendto(("Hello,IamaUDPsocketfor:"+str(i)).encode('utf-8'),udp_addr)    print("send%dmessage"%i)    sleep(1)  #5.关闭套接字  udp_socket.close()if__name__=='__main__':  print("当前版本：",__version__)  print("udpclient")  main()例程三：多线程实现UDP数据收发#!/usr/bin/python3#-*-coding:utf-8-*-"""python多线程通信"""fromtimeimportsleepimportsocketimportthreading#定义全局变量t1_count=0t2_count=0defudp_received_hundle(s):  globalt1_count  print("thisisthread1running")  whileTrue:    t1_count+=1    print("thread1第%s次运行"%t1_count)    recv_data=s.recvfrom(1024) #1024表示本次接收的最大字节数    #打印接收到的数据    print("[From%s:%d]:%s"%(recv_data[1][0],recv_data[1][1],recv_data[0].decode("utf-8")))defudp_send_hundle(s):  globalt2_count  print("thisisthread2running")  whileTrue:    t2_count+=1    print("")    print("thread2第%s次运行"%t2_count)    s.sendto(("Hello,IamaUDPsocketfor:"+str(t2_count)).encode('utf-8'),udp_addr)    print("send%dmessage"%t2_count)    print("")    sleep(1)if__name__=='__main__':  print("当前版本：",__version__)  #初始化  #udp通信地址，IP+端口号  udp_addr=('127.0.0.1',9999)  udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)  #绑定端口:  udp_socket.bind(udp_addr)  #定义线程  thread_list=[]  t1=threading.Thread(target=udp_received_hundle,args=(udp_socket,))  thread_list.append(t1)  t2=threading.Thread(target=udp_send_hundle,args=(udp_socket,))  thread_list.append(t2)  fortinthread_list:    t.setDaemon(True)    t.start()  fortinthread_list:    t.join()  print("exitalltask.")  print('allprocessend.')代码解析这里用到了多线程，虽然python中的多线程是假的多线程，实际上是一个线程分时复用，这里我们不深究，如果平常用到也就几个小任务跑一跑，抄我这个作业就ok。多线程实际上是从t.join()后才开始正式运行的，这里一定要注意，不能漏了这个函数。udp的收发与上面的例程几乎是一样的。代码运行效果如下当前版本： 1.0.0thisisthread1runningthread1第1次运行thisisthread2runningthread2第1次运行send1message[From127.0.0.1:9999]:Hello,IamaUDPsocketfor:1thread1第2次运行thread2第2次运行send2message[From127.0.0.1:9999]:Hello,IamaUDPsocketfor:2thread1第3次运行thread2第3次运行send3message[From127.0.0.1:9999]:Hello,IamaUDPsocketfor:3thread1第4次运行thread2第4次运行send4message[From127.0.0.1:9999]:Hello,IamaUDPsocketfor:4thread1第5次运行thread2第5次运行send5message 使用网络调试助手，测试程序注意，如果不是在本机windows系统上运行python程序，在Ubuntu虚拟机或者其他局域网内的机器上运行，要把windows的防火墙关了！！！然后我们让其每隔一秒发送一次，发送10次，发送成功完整代码：​#!/usr/bin/envpython#-*-coding:utf-8-*-#Author:Williamimportsocket,timedefmain():  #1、创建一个UDP套接字  udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)  #2.准备接收方的地址和端口，'192.168.0.107'表示目的ip地址，8080表示目的端口号  dest_addr=('192.168.8.226',12341) #注意这是一个元组，其中ip地址是字符串，端口号是数字  #3.发送数据到指定的ip和端口  foriinrange(10):    udp_socket.sendto("Hello,IamaUDPsocket.".encode('utf-8'),dest_addr)    time.sleep(1)  #4.关闭套接字  udp_socket.close()if__name__=='__main__':  main()​三、UDP接收数据在之前发送数据的时候，我们可以看到，其端口号是一直在变得，那么我们要接收数据，就需要知道其端口号是什么，所以我们要先固定一个端口号，使用bind函数#2.绑定本地的相关信息，如果不绑定，则系统会随机分配一个端口号local_addr=('',12344) #ip地址和端口号，ip一般不用写，表示本机的任何一个ipudp_socket.bind(local_addr)接收数据使用recvfrom函数，其参数为接收的最大数据长度#3.等待接收对方发送的数据recv_data=udp_socket.recvfrom(1024) #1024表示本次接收的最大字节数接收完后将其打印出来：#4、打印接收到的数据print(recv_data)运行，通过网络调试助手发送数据 可以看到，打印出来的信息是一个元组，第一项接收到的字符串，第二项也是一个元组，包含对方的IP地址和端口号完整代码：#!/usr/bin/envpython#-*-coding:utf-8-*-#Author:Williamimportsocket,timedefmain():  #1、创建一个UDP套接字  udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)  #2.绑定本地的相关信息，如果不绑定，则系统会随机分配一个端口号  local_addr=('',12344) #ip地址和端口号，ip一般不用写，表示本机的任何一个ip  udp_socket.bind(local_addr)  #3.等待接收对方发送的数据  recv_data=udp_socket.recvfrom(1024) #1024表示本次接收的最大字节数  #4、打印接收到的数据  print(recv_data)  #5.关闭套接字  udp_socket.close()if__name__=='__main__':  main()四、UDP收发数据实现这样一个功能，通过UDP发送10次消息，然后等待接收，将接收的数据及其来源打印出来：完成代码：​#!/usr/bin/envpython#-*-coding:utf-8-*-#Author:Williamimportsocket,timedefmain():  #1、创建一个UDP套接字  udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)  #2.绑定本地的相关信息，如果不绑定，则系统会随机分配一个端口号  udp_socket.bind(('',12344))  #3.发送数据到指定的ip和端口,每隔1s发送一次，发送10次  foriinrange(10):    udp_socket.sendto("Hello,IamaUDPsocket.".encode('utf-8'),('192.168.8.226',12341))    time.sleep(1)  #4.等待接收对方发送的数据  while(True):    recv_data=udp_socket.recvfrom(1024)    #打印接收到的数据    print("[From%s:%d]:%s"%(recv_data[1][0],recv_data[1][1],recv_data[0].decode("utf-8")))  #5.关闭套接字  udp_socket.close()if__name__=='__main__':  main()​五、同时收发数据现在实现这样一个功能，即运行程序，然后在控制台输入字符串发送出去，同时，还可以接收数据，我使用多线程来实现这个程序，不过要实现方便接收，我们在程序的开始，将IP地址和端口号打印出来，实现效果如下：实现代码：​#!/usr/bin/envpython#-*-coding:utf-8-*-#Author:Williamimportsocket,time,threadingdefrecv_thread(socket):  #等待接收对方发送的数据  while(True):    try:      recv_data=socket.recvfrom(1024)      #打印接收到的数据      print("[From%s:%d]:%s"%(recv_data[1][0],recv_data[1][1],recv_data[0].decode("utf-8")))    exceptException:      breakdefmain():  #1、创建一个UDP套接字  udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)  #2、绑定本地的相关信息，如果不绑定，则系统会随机分配一个端口号  udp_socket.bind(('',12344))  #3、打印本机ip地址和端口号  print("localipaddrandport->",socket.gethostbyname(socket.gethostname())+":12344")  #4、创建一个线程，用来接收数据  t=threading.Thread(target=recv_thread,args=(udp_socket,))  t.start()  #5、等待输入数据,然后发送出去，直到输入的数据为'quit'  while(True):    print("pleaseinputastring.input'quit'toquit.")    send_data=input()    ifsend_data=="quit":      break    else:      udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'),("192.168.8.226",12341))  #6、关闭套接字  udp_socket.close()defmain1():  #1、创建一个UDP套接字  udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)  #2.准备接收方的地址和端口，'192.168.0.107'表示目的ip地址，8080表示目的端口号  dest_addr=('192.168.8.226',12341) #注意这是一个元组，其中ip地址是字符串，端口号是数字  #3.发送数据到指定的ip和端口  foriinrange(1):    udp_socket.sendto("Hello,IamaUDPsocket.".encode('utf-8'),dest_addr)    time.sleep(1)  #4.等待接收对方发送的数据  recv_data=udp_socket.recvfrom(1024) #1024表示本次接收的最大字节数  #5、打印接收到的数据  print(recv_data)  #4.关闭套接字  udp_socket.close()if__name__=='__main__':  main()​结语这里只是UDP的简单使用，给大家一个示例参考，在实际应用过程中，涉及到复杂数据通信，还需要使用通信协议，协议收发，解包等函数，另外数据缓存也很关键，尤其是大数据量的情况下，通常会用到队列相关知识，这一部分就留给大家自行研究吧，如果这篇文章对你有用，不妨点赞关注，你的支持是我最大的动力。