【一起学 Python】第 72 天:Socket 错误处理与超时机制

import socketdef handle_socket_error(operation):    """异常捕获最佳实践"""    try:        # 执行操作        sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)        sock.connect(('example.com', 8888))    # 1. 首先捕获具体的、可恢复的异常    except socket.timeout:        print("⏱️ 超时异常 - 可以重试")    except ConnectionRefusedError:        print("❌ 连接被拒绝 - 可能需要检查服务器")    except socket.gaierror as e:        print(f"❌ 地址解析失败: {e} - 检查 DNS/主机名")    except socket.herror as e:        print(f"❌ 主机名错误: {e}")    except PermissionError:        print("❌ 权限不足 - 需要管理员权限")    # 2. 然后捕获宽泛的连接异常    except ConnectionError as e:        print(f"❌ 连接错误: {type(e).__name__}: {e}")    # 3. 最后捕获通用的 OS 错误    except OSError as e:        print(f"❌ OS 错误 (errno={e.errno}): {e}")        # 常见 errno：        # 98/10048 - 地址已被使用 (EADDRINUSE)        # 111/10061 - 连接被拒绝 (ECONNREFUSED)    # 4. 最后用通用异常捕捉未预期的错误    except Exception as e:        print(f"❌ 未知异常: {type(e).__name__}: {e}")    finally:        # 5. 一定要在 finally 中清理资源        if 'sock' in locals():            try:                sock.close()            except:                pass

import sockettry:    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)    sock.connect(('127.0.0.1', 8888))except ConnectionRefusedError:    print("❌ 连接被拒绝")    # 常见原因：    # 1. 服务器未启动    # 2. 端口号错误    # 3. 防火墙阻止    # 4. 绑定地址限制（如只监听 localhost）

try:    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)    sock.connect(('remote.server.com', 8888))    sock.send(b"data")except ConnectionResetError:    print("❌ 连接被重置")    # 常见原因：    # 1. 对方强制关闭连接    # 2. 网络不稳定，中间节点重置    # 3. 防火墙处理超时连接    # 4. 对方主机故障

try:    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)    sock.connect(('127.0.0.1', 8888))    # 对方关闭了连接    sock.send(b"data")  # 这里会抛异常except BrokenPipeError:    print("❌ 管道断裂")    # 常见原因：    # 1. 对方已关闭连接    # 2. 发送到已关闭的 Socket    # 解决方案：    # 1. 检查对方连接状态    # 2. 重新连接    # 3. 或停止发送数据

import sockettry:    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)    # 尝试连接到无效的主机名    sock.connect(('invalid-hostname-12345.com', 8888))except socket.gaierror as e:    print(f"❌ getaddrinfo 错误: {e}")    # 常见原因：    # 1. 主机名不存在    # 2. DNS 查询失败    # 3. 网络不通    # 解决方案：    # 1. 检查主机名拼写    # 2. 检查 DNS 设置    # 3. 尝试使用 IP 地址

try:    # gethost* 函数的错误    socket.gethostbyname('invalid-hostname-12345.com')except socket.herror as e:    print(f"❌ 主机错误: {e}")

import socketsock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)sock.settimeout(5)try:    sock.connect(('slow.server.com', 8888))except socket.timeout:    print("⏱️ 连接超时")    # 解决方案：    # 1. 增加超时时间    # 2. 检查网络连接    # 3. 考虑重试连接    # 4. 检查对方服务是否响应缓慢

import socket# PermissionError - 权限不足try:    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)    sock.bind(('0.0.0.0', 80))  # 需要 root 权限except PermissionError:    print("❌ 权限不足")    # 解决方案：    # 1. 使用 sudo 运行    # 2. 改用高于 1024 的端口    # 3. 配置系统权限# OSError - 文件描述符溢出try:    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)    sock.bind(('0.0.0.0', 8888))except OSError as e:    if e.errno == 98 or e.errno == 10048:  # Linux / Windows        print("❌ 端口已被占用")    elif "too many open files" in str(e):        print("❌ 文件描述符溢出")    else:        print(f"❌ OS 错误: {e}")

# UnicodeDecodeError - 解码错误data = b'\xff\xfe\x00'try:    message = data.decode('utf-8')except UnicodeDecodeError:    print("❌ 解码错误 - 数据格式不匹配")    # 解决方案：    message = data.decode('utf-8', errors='replace')  # 用 ? 替换    print(f"容错后: {message}")  # 输出：???

import socketsock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 设置超时时间（秒）sock.settimeout(5.0)# 获取当前超时设置timeout = sock.gettimeout()print(f"当前超时: {timeout}秒")# 修改超时sock.settimeout(10.0)# 设置为阻塞模式（无超时）sock.settimeout(None)  # 或 sock.setblocking(True)# 设置为非阻塞模式sock.settimeout(0)  # 或 sock.setblocking(False)# 非阻塞 Socket 操作时会立即返回，如果操作未就绪则抛异常try:    sock.connect(('127.0.0.1', 8888))except BlockingIOError:    print("⏱️ 操作未完成，Socket 是非阻塞模式")

import socket# 为所有新创建的 Socket 设置默认超时socket.setdefaulttimeout(10.0)# 获取默认超时default_timeout = socket.getdefaulttimeout()print(f"默认超时: {default_timeout}秒")# 新创建的 Socket 会使用默认超时sock1 = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)print(f"Socket 超时: {sock1.gettimeout()}")  # 10.0# 可以为单个 Socket 覆盖默认超时sock2 = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)sock2.settimeout(5.0)  # 使用 5 秒而不是默认的 10 秒

import socketdef connect_and_recv(host, port):    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)    # 连接超时：5 秒    sock.settimeout(5)    try:        sock.connect((host, port))        print("✅ 连接成功")    except socket.timeout:        print("⏱️ 连接超时")        return None    # 接收超时：30 秒（比连接超时长）    sock.settimeout(30)    try:        data = sock.recv(1024)        return data    except socket.timeout:        print("⏱️ 接收超时")        return None    finally:        sock.close()

import socketsock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 方式 1：设置为阻塞模式sock.setblocking(True)# 等价于：# sock.settimeout(None)# 方式 2：设置为非阻塞模式sock.setblocking(False)# 等价于：# sock.settimeout(0)# 方式 3：设置超时sock.settimeout(5.0)

import asyncioasync def async_timeout_examples():    """异步超时示例"""    # 方式 1：wait_for 包装协程    try:        reader, writer = await asyncio.wait_for(            asyncio.open_connection('127.0.0.1', 8888),            timeout=5.0        )        print("✅ 连接成功")    except asyncio.TimeoutError:        print("⏱️ 连接超时")    except ConnectionRefusedError:        print("❌ 连接被拒绝")    # 方式 2：单独超时读操作    try:        data = await asyncio.wait_for(            reader.read(1024),            timeout=10.0        )    except asyncio.TimeoutError:        print("⏱️ 读取超时")    # 方式 3：单独超时写操作    try:        writer.write(b"data")        await asyncio.wait_for(            writer.drain(),            timeout=10.0        )    except asyncio.TimeoutError:        print("⏱️ 写入超时")asyncio.run(async_timeout_examples())

import socketimport timeclass SimpleClient:    def __init__(self, host, port, timeout=5):        self.host = host        self.port = port        self.timeout = timeout        self.sock = None    def connect(self, retries=3):        for i in range(retries):            try:                self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)                self.sock.settimeout(self.timeout)                self.sock.connect((self.host, self.port))                print("✅ 连接成功")                return True            except Exception as e:                print(f"❌ 连接失败: {e}")                if self.sock:                    self.sock.close()                if i < retries - 1:                    time.sleep(2 ** i)        return False    def send(self, data):        try:            msg = data.encode() if isinstance(data, str) else data            self.sock.sendall(msg)            return True        except Exception as e:            print(f"❌ 发送失败: {e}")            return False    def recv(self, bufsize=1024):        try:            data = self.sock.recv(bufsize)            return data.decode() if data else None        except Exception as e:            print(f"❌ 接收失败: {e}")            return None    def close(self):        if self.sock:            self.sock.close()# 使用client = SimpleClient('127.0.0.1', 8888)if client.connect():    client.send("Hello")    response = client.recv()    print(f"收到: {response}")    client.close()

import socketimport threadingclass SimpleServer:    def __init__(self, host='0.0.0.0', port=8888):        self.host = host        self.port = port        self.server = None    def start(self):        try:            self.server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)            self.server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)            self.server.bind((self.host, self.port))            self.server.listen(5)            print(f"✅ 服务器启动: {self.host}:{self.port}")            while True:                try:                    client, addr = self.server.accept()                    print(f"✅ 连接: {addr}")                    thread = threading.Thread(                        target=self.handle_client,                        args=(client, addr)                    )                    thread.daemon = True                    thread.start()                except KeyboardInterrupt:                    break                except Exception as e:                    print(f"❌ 错误: {e}")        finally:            self.stop()    def handle_client(self, client, addr):        client.settimeout(30)        try:            while True:                data = client.recv(1024)                if not data:                    break                print(f"📨 收到: {data.decode()}")                client.sendall(data)  # Echo        except Exception as e:            print(f"❌ 客户端 {addr} 错误: {e}")        finally:            client.close()    def stop(self):        if self.server:            self.server.close()            print("✅ 服务器已停止")# 使用server = SimpleServer()try:    server.start()except KeyboardInterrupt:    print("👋 关闭服务器")

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐│          健壮网络编程注意事项                            │├─────────────────────────────────────────────────────────┤│                                                           ││  ✓ 始终设置超时时间（settimeout / wait_for）             ││  ✓ 实现重试机制（指数退避）                              ││  ✓ 捕获特定异常（ConnectionRefusedError 等）             ││  ✓ 使用异常链保留原始错误（raise ... from ...）          ││  ✓ 确保资源关闭（finally / with / async with）           ││  ✓ 记录详细日志（traceback / __cause__）                 ││  ✓ 处理连接断开（BrokenPipeError / ConnectionReset）     ││                                                           │└─────────────────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐│          Socket 编程基础模块（第 70-73 天）               │├─────────────────────────────────────────────────────────┤│                                                           ││  第 70 天 ✓  Socket API 基础：创建 TCP 与 UDP 连接        ││       │    • Socket 概念与原理                           ││       │    • TCP vs UDP 对比                             ││       │                                                  ││       ▼                                                  ││  第 71 天 ✓  Python 3.14 中的异步 Socket 编程             ││       │    • asyncio 与 Socket 结合                      ││       │    • 高并发服务器实现                            ││       │                                                  ││       ▼                                                  ││  第 72 天 ✓  Socket 错误处理与超时机制                    ││       │    • 网络异常处理                                ││       │    • 超时设置与重试                              ││       │    • 异常链与日志                                ││       │                                                  ││       ▼                                                  ││  第 73 天   基于 Socket 的简单聊天应用实现               ││            • 综合实战项目                                ││            • 多客户端聊天室                              ││                                                           │└─────────────────────────────────────────────────────────┘