Pythonでのソケットプログラミング入門｜主要メソッドとサーバー・クライアントの実装例

ソケットとは

ソケットは、双方向通信チャネルにおける両端点のことです。同じマシン上のプロセス間だけでなく、地球の反対側にあるマシン同士のプロセス間でも、ソケットを通じて通信を行うことができます。

ソケットは、TCPやUDPといった異なる種類のチャネルによって実装されます。信頼性の高い接続型通信にはTCPが、高速かつコネクションレスな通信にはUDPが適しています。

ソケットを作成するには、socketモジュールをインポートし、socket.socket()関数を使用します。

構文

my_socket = socket.socket(socket_family, socket_type, protocol=0)

• socket_family：アドレスファミリ（例：AF_INET、AF_INET6）
• socket_type：ソケットタイプ（例：SOCK_STREAM＝TCP、SOCK_DGRAM＝UDP）
• protocol：通常はデフォルトの0を指定します

サーバーソケットの主なメソッド

my_socket.bind()

アドレス（ホスト名とポート番号のペア）をソケットにバインド（関連付け）します。

my_socket.listen()

TCPリスナーをセットアップして起動し、クライアントからの接続要求を待ち受けます。

my_socket.accept()

TCPクライアントからの接続を受け付けます。接続が到着するまで処理をブロック（待機）し、接続が確立すると新しいソケットとクライアントのアドレスを返します。

クライアントソケットの主なメソッド

my_socket.connect()

TCPサーバーへの接続を能動的に開始します。

汎用ソケットメソッド

my_socket.recv()

TCPメッセージを受信します。

my_socket.send()

TCPメッセージを送信します。

my_socket.recvfrom()

UDPメッセージを受信します。

my_socket.sendto()

UDPメッセージを送信します。

my_socket.close()

ソケットを閉じます。

my_socket.gethostname()

ホスト名を返します。

サーバーソケットの実装例

import socket

# ソケットオブジェクトを作成
my_socket = socket.socket()
# ホスト名を取得
my_host = socket.gethostname()
# サービス用のポート番号を設定
my_port = 12345

# アドレスをバインド
my_socket.bind((my_host, my_port))
# クライアントからの接続を待機（最大5件までキューイング）
my_socket.listen(5)

while True:
    # クライアントとの接続を確立
    cl, myaddr = my_socket.accept()
    print('Got connection from', myaddr)
    # メッセージを送信（Python 3ではバイト列を指定）
    cl.send(b'Thank you for connecting')
    # 接続を閉じる
    cl.close()

クライアントソケットの実装例

import socket  # socketモジュールをインポート

# ソケットオブジェクトを作成
my_socket = socket.socket()
# ローカルマシンのホスト名を取得
my_host = socket.gethostname()
# サーバーと同じポート番号を指定
my_port = 12345

# サーバーに接続
my_socket.connect((my_host, my_port))
# サーバーから受信したデータを表示
print(my_socket.recv(1024))
# ソケットを閉じる
my_socket.close()

まとめ

このように、Pythonではsocketモジュールを使うことで、数行のコードでサーバーとクライアント間のネットワーク通信を実現できます。サーバー側は「bind → listen → accept」の流れで接続を待ち受け、クライアント側は「connect」でサーバーへ接続します。その後はsend()やrecv()でデータのやり取りを行い、最後にclose()で必ずソケットを閉じることが重要です。まずはローカル環境で動作確認しながら、TCP／UDPそれぞれの特性の違いも試してみてください。