Python TCP 编程

1. TCP 介绍

2. TCP Socket 代码示例

 

 

1. TCP 介绍

详见《TCP：与 UDP 区别、三次握手、四次挥手、Socket 编程》。

TCP 与 UDP 在通信模型上的区别

UDP 通信模型

UDP 通信模型中，在通信开始之前，不需要建立相关的链接，只需要发送数据即可，类似于生活中的“写信”。

TCP 通信模型

TCP 通信模型中，在通信开始之前，一定要先建立相关的连接，才能发送数据，类似于生活中的"打电话"。

 

2. TCP Socket 代码示例

TCP 服务器

在生活中，如果想让别人能更够打通咱们的电话获取相应服务的话，需要做以下几件事情：

1. 买个手机
2. 插上手机卡
3. 设计手机为正常接听状态（即能够响铃）
4. 静静的等着别人拨打

如同上面的电话机过程一样，在程序中，如果想要完成一个 TCP 服务器的功能，需要的流程如下：

1. socket 创建一个套接字
2. bind 绑定 ip 和 port
3. listen 使套接字变为可以被动连接
4. accept 等待客户端的链接
5. recv/send 接收发送数据

示例：

import socket

# 创建socket
tcpSocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定本地信息
address = ("", 7788)
tcpSocket.bind(address)

# 使用socket创建的套接字默认的属性是主动的，使用listen将其变为被动的，这样就可以接收别人的连接
tcpSocket.listen(5)

while 1:
    # 当有新的客户端来连接服务器时，就会产生一个新的套接字来专门为这个客户端服务
    print("等待客户端连接...")
    # newSocket就是用来为这个新来的客户端服务的
    # tcpSocket就可以省下来专门等待其他新客户端的连接
    newSocket, clientAddr = tcpSocket.accept()
    # 打印客户端的IP与端口
    print("Connected by: ", clientAddr)

    # 开始数据传输
    try:
        limit_time = 10
        # 设置若10秒内没有收到数据则抛出异常
        newSocket.settimeout(limit_time) 
        # 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节
        recvData = newSocket.recv(1024)
        print("接收到数据为：", recvData.decode())
        # 发送一些数据给客户端
        # 1）send：返回值是发送的字节数量， 这个数量值可能小于要发送的字节数。如果有错误，则会抛出异常。
        # 2）sendall：尝试发送所有数据， 成功则返回None， 失败则抛出异常。
        newSocket.send("Thank you!".encode())
        # 关闭为这个客户端服务的套接字。只要关闭了，就意味着为不能再为这个客户端服务了，如果还需要服务，只能再次重新连接
        newSocket.close()
    except socket.timeout:
        print('%s秒未接收到客户端数据，断开连接' % limit_time)
        newSocket.close()  # 关闭连接
        break
    except Exception:
        print("与客户端连接发生异常，断开连接")
        newSocket.close()  # 关闭连接
        break

# 关闭监听套接字。只要这个套接字关闭了，就意味着整个程序不能再接收任何新的客户端的连接
tcpSocket.close()

socket.listen([backlog])

该方法用于限制建立 socket 连接申请的个数。如果 backlog 指定了（最少是 0，如果比 0 小，系统默认改成 0），则将连接申请的数量限制为 backlog 个，如果没有指定，将指派一个默认的合理值。

事实上 accept 方法一次只能接收一个 client 的连接申请，而 client 则是多个的，这样 socket 会设计一个队列来存储 client 的连接申请则是理所当然的，于是 accept 便从这个队列里提取首位成员处理即可。而 backlog 参数的含义便是这个队列的最大值，也就是同时受理连接申请的最大值。如果队列满了便需要 client 重新 connect。

• Windows、Mac 此连接参数有效；
• Linux 此连接参数无效，默认最大。这就是很多 HTTP 服务器需用 linux 系统的原因。

运行效果

TCP 客户端

TCP 客户端要比服务器端简单很多。如果说服务器端是需要自己买手机、查手机卡、设置铃声、等待别人打电话流程的话，那么客户端就只需要找一个电话亭，拿起电话拨打即可，流程要少很多。

示例：

import socket

# 创建socket
tcpClientSocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务器端
serAddress = ("192.168.3.4", 7788)
tcpClientSocket.connect(serAddress)

# 提示用户输入数据
sendData = input("请输入要发送给服务器的数据：")

tcpClientSocket.send(sendData.encode())

# 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节
recvData = tcpClientSocket.recv(1024)
print("接收到数据为：", recvData.decode())

# 关闭监听套接字。只要这个套接字关闭了，就意味着整个程序不能再接收任何新的客户端的连接
tcpClientSocket.close()

运行效果

 

应用：1V1 聊天

服务器端

import socket

# 创建socket
tcpServerSocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定本地信息
address = ("", 7788)
tcpServerSocket.bind(address)

# 使用socket创建的套接字默认的属性是主动的，使用listen将其变为被动的，这样就可以接收别人的连接了
tcpServerSocket.listen(5)

while True:

    # 如果有新的客户端来连接服务器，那么就产生一个新的套接字专门为这个客户端服务器
    # newSocket用来为这个客户端服务
    # tcpSerSocket就可以省下来专门等待其他新客户端的连接
    newSocket, clientAddr = tcpServerSocket.accept()
    
    while True:
    
        # 接收对方发送过来的数据，最大接收大小为2014字节
        recvData = newSocket.recv(1024).decode()
        
        # 如果对方发送“88”，则意味着客户端关闭连接
        if recvData == "88":
            print("Receive：", recvData)
            print("----关闭聊天----")
            break
        else:
            print("Receive：", recvData)
            sendData = input("Send：")
            newSocket.send(sendData.encode())
            
    # 关闭这个客户端服务的套接字，只要关闭了，就意味着为不能再为这个客户端服务了
    # 如果还需要服务，只能再次重新连接
    newSocket.close()

# 关闭监听套接字，只要这个套接字关闭了，就意味着整个程序不能再接收任何新的客户端的连接
tcpSerSocket.close()    

客户端

import socket

# 创建socket
tcpClientSocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务器端
serAddress = ("localhost", 7788)
tcpClientSocket.connect(serAddress)

while True:

    # 提示用户输入数据
    sendData = input("Send：")
    
    tcpClientSocket.send(sendData.encode())
    if sendData == "88":
        break
    else:
        # 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节
        recvData = tcpClientSocket.recv(1024)
        print("Receive：", recvData.decode())

# 关闭监听套接字。只要这个套接字关闭了，就意味着整个程序不能再接收任何新的客户端的连接
tcpClientSocket.close()

运行效果