UDP网络通信（发送端+接收端）实例 —— Python
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
import socket
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,I am a UDP socket.".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：UDP server端，UDP数据接收
#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
udp通信例程：udp server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
"""
from time import sleep
import socket
def main():
# 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
while True:
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("udp server ")
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：UDP client端，UDP数据发送
#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
udp通信例程：udp client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
"""
from time import sleep
import socket
def main():
# 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
for i in range(10):
udp_socket.sendto(("Hello,I am a UDP socket for: " + str(i)) .encode('utf-8'), udp_addr)
print("send %d message" % i)
sleep(1)
# 5. 关闭套接字
udp_socket.close()
if __name__ == '__main__':
print("当前版本： ", __version__)
print("udp client ")
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
"""
from time import sleep
import socket
import threading
# 定义全局变量
t1_count = 0
t2_count = 0
def udp_received_hundle(s):
global t1_count
print("this is thread 1 running")
while True:
t1_count += 1
print("thread 1 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")))
def udp_send_hundle(s):
global t2_count
print("this is thread 2 running")
while True:
t2_count += 1
print("")
print("thread 2 第 %s 次运行" % t2_count)
s.sendto(("Hello,I am a UDP socket for: " + str(t2_count)).encode('utf-8'), udp_addr)
print("send %d message" % 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)
for t in thread_list:
t.setDaemon(True)
t.start()
for t in thread_list:
t.join()
print("exit all task.")
print('all process end.')
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： 1.0.0
this is thread 1 running
thread 1 第 1 次运行
this is thread 2 running
thread 2 第 1 次运行
send 1 message
[From 127.0.0.1:9999]:Hello,I am a UDP socket for: 1
thread 1 第 2 次运行
thread 2 第 2 次运行
send 2 message
[From 127.0.0.1:9999]:Hello,I am a UDP socket for: 2
thread 1 第 3 次运行
thread 2 第 3 次运行
send 3 message
[From 127.0.0.1:9999]:Hello,I am a UDP socket for: 3
thread 1 第 4 次运行
thread 2 第 4 次运行
send 4 message
[From 127.0.0.1:9999]:Hello,I am a UDP socket for: 4
thread 1 第 5 次运行
thread 2 第 5 次运行
send 5 message
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/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: William
import socket,time
def main():
# 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
for i in range(10):
udp_socket.sendto("Hello,I am a UDP socket.".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ip
udp_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/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: William
import socket,time
def main():
# 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/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: William
import socket,time
def main():
# 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
for i in range(10):
udp_socket.sendto("Hello,I am a UDP socket.".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/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: William
import socket,time,threading
def recv_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")))
except Exception:
break
def main():
# 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("local ipaddr and port->",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("please input a string.input 'quit' to quit.")
send_data = input()
if send_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()
def main1():
# 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
for i in range(1):
udp_socket.sendto("Hello,I am a UDP socket.".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。