Socket 的生命周期
一个 Socket 连接从创建到销毁，会经历几个关键的生命周期状态,理解这些状态是进行网络编程的基础。
- 创建：调用
socket.socket()创建一个 Socket 对象，它只是一个空的文件描述符,尚未与任何网络地址关联。 - 绑定：调用
socket.bind()将 Socket 与一个特定的 IP 地址和端口号关联起来，这对于服务器端是必需的，告诉操作系统：“所有发送到此 IP 和端口的数据都请交给这个 Socket 处理。” - 监听：调用
socket.listen()使 Socket 进入被动监听状态，准备接收客户端的连接请求，这会让 Socket 从一个主动的“发起者”变为一个被动的“接收者”,这仅适用于服务器端。 - 连接：
- 客户端：调用
socket.connect()主动发起一个连接请求到服务器的指定地址。 - 服务器：调用
socket.accept()接受一个客户端的连接请求，这个调用是阻塞的，它会一直等待直到有客户端连接上来，成功后，它会返回一个新的 Socket 对象，专门用于与这个客户端通信,以及客户端的地址信息。
- 客户端：调用
- 数据传输：连接建立后，客户端和服务器都可以使用
socket.send()/socket.sendall()发送数据，以及使用socket.recv()接收数据。 - 关闭：当数据传输完成，调用
socket.close()关闭连接,释放系统资源。
检查和管理连接状态
在 Python 的 socket 模块中，没有一个直接的 .status 属性来告诉你连接是 "ESTABLISHED"、"CLOSED" 还是 "TIME_WAIT",我们通常通过以下方式来判断和管理连接状态：
使用 try-except 块捕获异常
这是最常用、最 Pythonic 的方式，Socket 操作（如 connect, send, recv）在遇到问题时会抛出异常,而不是返回一个状态码。
常见异常：
ConnectionRefusedError: 连接被拒绝，通常是因为目标服务器没有在指定端口上监听,或者防火墙阻止了连接。TimeoutError: 操作超时，当你设置了超时时间（socket.settimeout()）后,在指定时间内操作没有完成就会抛出此异常。OSError: 一个更底层的操作系统错误，当你尝试对一个已关闭的 Socket 进行send或recv操作时，会抛出OSError: [Errno 9] Bad file descriptor。ConnectionResetError: 连接被对端重置,通常是因为对端程序异常终止或主动关闭了连接。
示例：
import socket
# --- 客户端示例 ---
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 设置超时，防止无限等待
s.settimeout(5.0)
try:
print("正在尝试连接到 127.0.0.1:8080...")
s.connect(('127.0.0.1', 8080))
print("连接成功！")
# 尝试发送数据
try:
message = b"Hello, Server!"
s.send(message)
print(f"已发送: {message.decode()}")
# 尝试接收数据
data = s.recv(1024)
if data:
print(f"已接收: {data.decode()}")
else:
# recv 返回空数据通常意味着连接已关闭
print("连接已关闭，未收到数据。")
except ConnectionResetError:
print("错误：连接被服务器重置。")
except OSError as e:
print(f"错误：在数据传输时发生 OSError: {e}")
except TimeoutError:
print("错误：数据传输超时。")
except ConnectionRefusedError:
print("错误：连接被拒绝，请确保服务器正在运行。")
except TimeoutError:
print("错误：连接超时，请检查网络或服务器状态。")
except OSError as e:
print(f"错误：发生 OSError: {e}")
finally:
# 无论成功与否，都确保关闭 socket
print("正在关闭连接...")
s.close()
使用 setblocking() 和 settimeout()
-
socket.setblocking(flag):flag=True(默认): 设置为阻塞模式。connect,accept,send,recv等操作会一直等待,直到有结果或发生错误。flag=False: 设置为非阻塞模式，这些操作会立即返回，如果操作不能立即完成，会抛出BlockingIOError异常，这通常用于更高级的、需要处理多个 I/O 事件的场景（如配合select模块使用）。
-
socket.settimeout(timeout):- 这是最常用的方式，它设置一个超时时间（以秒为单位）。
- 在阻塞模式下，如果一个操作超过了
timeout指定的时间，就会抛出TimeoutError。 - 将
timeout设置为None会恢复为默认的阻塞模式。 - 将
timeout设置为0会将其设置为非阻塞模式。
检查 Socket 是否已关闭
最可靠的方法是尝试执行一个操作,看是否会抛出异常。
# 假设 s 是一个已经存在的 socket 对象
s.close()
try:
# 尝试接收数据，socket 已关闭，会抛出 OSError
data = s.recv(1024)
print("Socket 仍然打开。")
except OSError as e:
print(f"Socket 已关闭: {e}")
服务器端连接管理
服务器端的核心是 accept() 循环，它不断地接受新的客户端连接，并为每个连接创建一个新的 Socket 来处理通信，同时主 Socket 继续监听新的连接请求。
示例：一个简单的回显服务器
import socket
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8080
# 1. 创建 socket
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
# 2. 绑定地址和端口
s.bind((HOST, PORT))
print(f"服务器正在监听 {HOST}:{PORT}")
# 3. 开始监听
s.listen()
# 4. 进入 accept 循环，等待客户端连接
while True:
try:
# accept() 会阻塞，直到有客户端连接
# conn 是一个新的 socket 对象，用于与客户端通信
# addr 是客户端的地址
conn, addr = s.accept()
with conn:
print(f"已连接 by {addr}")
while True:
# 5. 接收客户端数据
data = conn.recv(1024)
if not data:
# recv 返回空数据，说明客户端已关闭连接
print(f"客户端 {addr} 已断开连接")
break
print(f"从 {addr} 收到: {data.decode()}")
# 6. 将数据回显给客户端
conn.sendall(data)
print(f"已回显给 {addr}")
except KeyboardInterrupt:
print("\n服务器正在关闭...")
break
except Exception as e:
print(f"发生错误: {e}")
break
总结与最佳实践
- 异常处理是关键：永远不要假设 Socket 操作会成功，始终用
try-except块来包裹connect,send,recv等操作,并根据异常类型采取相应的措施。 - 使用
with语句：像操作文件一样，使用with socket.socket(...) as s:可以确保在代码块执行完毕后，即使发生异常，s.close()也一定会被调用,防止资源泄露。 - 设置合理的超时：对于客户端，使用
s.settimeout()避免程序因网络问题或服务器无响应而无限期挂起。 - 理解
recv的返回值：recv()返回空数据 (b'') 是一个非常重要的信号，它表示对端已经关闭了连接，你应该立即关闭自己的 Socket。 - 区分监听 Socket 和连接 Socket：服务器端的
s.listen()是在监听 Socket上调用，而conn.send()/recv()是在连接 Socket上调用,不要混淆它们。
通过以上方法，你就可以有效地管理、检查和处理 Python Socket 的各种连接状态了。
