Python 绝技 —— TCP 服务器与客户端

所有支持网络通信的编程语言都各自提供了一套 socket API，下面以 Python 3 为例，讲解服务器与客户端建立 TCP 通信连接的交互过程：

脑海中先对上述过程产生一定印象后，更易于理解下面两节 TCP 服务器与客户端的 Python 实现。

0x03 TCP 服务器

#!/usr/bin/env python3 
# -*- coding: utf-8 -*- 
#公众号:python学习开发 
import socket 
import threading 
def tcplink(conn, addr): 
    print("Accept new connection from %s:%s" % addr) 
    conn.send(b"Welcome!n") 
    while True: 
        conn.send(b"What's your name?") 
        data = conn.recv(1024) 
        if data == b"exit": 
            conn.send(b"Good bye!n") 
            break 
        conn.send(b"Hello %s!n" % data) 
    conn.close() 
    print("Connection from %s:%s is closed" % addr) 
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 
s.bind(("127.0.0.1", 6000)) 
s.listen(5) 
print("Waiting for connection...") 
while True: 
    conn, addr = s.accept() 
    t = threading.Thread(target = tcplink, args = (conn, addr)) 
    t.start() 

• Line 6：定义一个 tcplink() 函数，第一个 conn 参数为服务器与客户端交互数据的套接字对象，第二个 addr 参数为客户端的 IP 地址与端口号，用二元组 (host, port) 表示。
• Line 8：连接成功后，向客户端发送欢迎信息 b"Welcome!n"。
• Line 9：进入与客户端交互数据的循环阶段。
• Line 10：向客户端发送询问信息 b"What's your name?"。
• Line 11：接收客户端发来的 bytes 对象。
• Line 12：若 bytes 对象为 b"exit"，则向客户端发送结束响应信息 b"Good bye!n"，并结束与客户端交互数据的循环阶段。
• Line 15：若 bytes 对象不为 b"exit"，则向客户端发送问候响应信息 b"Hello %s!n"，其中 %s 是客户端发来的 bytes 对象。
• Line 16：关闭套接字，不再向客户端发送数据。
• Line 19：创建 socket 对象，第一个参数为 socket.AF_INET，代表采用 IPv4 协议用于网络通信，第二个参数为 socket.SOCK_STREAM，代表采用 TCP 协议用于面向连接的网络通信。
• Line 20：向 socket 对象绑定服务器主机地址 (“127.0.0.1”, 6000)，即本地主机的 TCP 6000 端口。
• Line 21：开启 socket 对象的监听功能，等待客户端的连接请求。
• Line 24：进入监听客户端连接请求的循环阶段。
• Line 25：接收客户端的连接请求，并获得与客户端交互数据的套接字对象 conn 与客户端的 IP 地址与端口号 addr，其中 addr 为二元组 (host, port)。
• Line 26：利用多线程技术，为每个请求连接的 TCP 客户端创建一个新线程，实现了一台服务器同时与多台客户端进行通信的功能。
• Line 27：开启新线程的活动。

0x04 TCP 客户端

#!/usr/bin/env python3 
# -*- coding: utf-8 -*- 
#公众号:python学习开发 
 
import socket 
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 
s.connect(("127.0.0.1", 6000)) 
print(s.recv(1024).decode()) 
data = "client" 
while True: 
    if data: 
        print(s.recv(1024).decode()) 
    data = input("Please input your name: ") 
    if not data: 
        continue 
    s.send(data.encode()) 
    print(s.recv(1024).decode()) 
    if data == "exit": 
        break 
s.close() 

• Line 5：创建 socket 对象，第一个参数为 socket.AF_INET，代表采用 IPv4 协议用于网络通信，第二个参数为 socket.SOCK_STREAM，代表采用 TCP 协议用于面向连接的网络通信。
• Line 6：向 (“127.0.0.1”, 6000) 主机发起连接请求，即本地主机的 TCP 6000 端口。
• Line 7：连接成功后，接收服务器发来的欢迎信息 b"Welcome!n"，并转换为字符串后打印输出。
• Line 9：创建一个非空字符串变量 data，并赋初值为 "client"(只要是非空字符串即可)，用于判断是否接收来自服务器发来的询问信息 b"What's your name?"。
• Line 10：进入与服务器交互数据的循环阶段。
• Line 11：当变量 data 非空时，则接收服务器发来的询问信息。
• Line 13：要求用户输入名字。
• Line 14：当用户的输入为空时，则重新开始循环，要求用户重新输入。
• Line 16：当用户的输入非空时，则将字符串转换为 bytes 对象后发送至服务器。
• Line 17：接收服务器的响应数据，并将响应的 bytes 对象转换为字符串后打印输出。
• Line 18：当用户的输入为 "exit" 时，则终止与服务器交互数据的循环阶段，即将关闭套接字。
• Line 21：关闭套接字，不再向服务器发送数据。

0x05 TCP 进程间通信

将 TCP 服务器与客户端的脚本分别命名为 tcp_server.py 与 tcp_client.py，然后存至桌面，笔者将在 Windows 10 系统下用 PowerShell 进行演示。

小贴士：读者进行复现时，要确保本机已安装 Python 3，注意笔者已将默认的启动路径名 python 改为了 python3。

（编辑：泰州站长网）

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