Python 實現 tcp 網絡程序，發送、接收數據

TCP協議，傳輸控制協議（英語：Transmission Control Protocol，縮寫為 TCP）是一種面向連接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通信協議，由IETF的RFC 793定義。

TCP通信需要經過創建連接、數據傳送、終止連接三個步驟。

TCP通信模型中，在通信開始之前，一定要先建立相關的鏈接，才能發送數據，類似於生活中打電話。

tcp網絡通信模型

一、tcp客戶端構建流程

tcp的客戶端要比服務器端簡單很多。

import socket
# 1.創建socket
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 鏈接服務器
server_addr = ("192.168.65.149", 3000)
tcp_socket.connect(server_addr)

# 3. 發送數據
send_data = input("請輸入要發送的數據：")
tcp_socket.send(send_data.encode("gbk"))

# 4. 關閉套接字
tcp_socket.close()

二、tcp服務器構建流程

在程序中，如果想要完成一個tcp服務器的功能，需要的流程如下：

1. socket創建一個套接字
2. bind綁定ip和port
3. listen使套接字變為可以被動鏈接
4. accept等待客戶端的鏈接
5. recv接收數據

import socket

# 創建socket
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 本地信息
address = ('', 7788)

# 綁定
tcp_server_socket.bind(address)

# 使用socket創建的套接字默認的屬性是主動的，
# 使用listen將其變為被動的，這樣就可以接收別人的鏈接了
tcp_server_socket.listen(128)

# 如果有新的客戶端來鏈接服務器，
# 那么就產生一個新的套接字專門為這個客戶端服務
# client_socket用來為這個客戶端服務
# tcp_server_socket就可以省下來專門等待其他新客戶端的鏈接
client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()

# 接收對方發送過來的數據
recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024個字節
print('接收到的數據為:', recv_data.decode('gbk'))

client_socket.close()

作為服務器而言，不可能一次只能有一個客戶端進行訪問，我們來修改下代碼，讓服務端可以一次讓多個客戶端進行連接。

import socket

# 創建socket
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 本地信息
address = ('', 7788)

# 綁定
tcp_server_socket.bind(address)

tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    # 等待新的客戶端連接
    client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()

    # 接收對方發送過來的數據
    recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024個字節
    print('接收到的數據為:', recv_data.decode('gbk'))

    client_socket.close()

tcp_server_socket.close()

運行上面的代碼，雖然程序可以讓多個客戶端訪問了，但是從實際情況考慮，一個客戶端連接一次，不會只發一條信息吧。

那我們來給單個客戶端的服務流程增加一個循環。

import socket

# 創建socket
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 本地信息
address = ('', 7788)

# 綁定
tcp_server_socket.bind(address)

tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    # 等待新的客戶端連接
    client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
    while True:
        # 接收對方發送過來的數據
        recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024個字節
        print('接收到的數據為:', recv_data.decode('gbk'))

    client_socket.close()

tcp_server_socket.close()

如果客戶端不需要服務的時候，該怎么關掉連接？或者換個問題，怎么知道客戶端不需要服務了？

recv 默認會堵塞，堵塞到客戶端發來信息為止。

而當客戶端關閉的時候，會調用 close，導致recv解堵塞，並且解堵塞的時候是沒有數據的。

所以 recv 解堵塞有兩種情況，對方發過來數據或者對方調用close。

那怎么判斷客戶端調用了 close 呢？

那就是判斷收到的數據為空。

import socket

# 創建socket
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 本地信息
address = ('', 7788)

# 綁定
tcp_server_socket.bind(address)

tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    # 等待新的客戶端連接
    client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
    while True:
        # 接收對方發送過來的數據
        recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024個字節
        if recv_data:
            print('接收到的數據為:', recv_data.decode('gbk'))
        else:
            break
    client_socket.close()

tcp_server_socket.close()

但是，我們始終都只能同時為一個客戶端服務。

以后，學了多任務就可以實現了。

最后總結一下 TCP

1、tcp服務器一般情況下都需要綁定，否則客戶端找不到這個服務器。

2、tcp客戶端一般不綁定，因為是主動鏈接服務器，所以只要確定好服務器的ip、port等信息就好，本地客戶端可以隨機。

3、tcp服務器中通過listen可以將socket創建出來的主動套接字變為被動的，這是做tcp服務器時必須要做的。

4、當客戶端需要鏈接服務器時，就需要使用connect進行鏈接，udp是不需要鏈接而是直接發送，但是tcp必須先鏈接，只有鏈接成功才能通信。

5、當一個tcp客戶端連接服務器時，服務器端會有1個新的套接字，這個套接字用來標記這個客戶端，單獨為這個客戶端服務。

6、listen后的套接字是被動套接字，用來接收新的客戶端的鏈接請求的，而accept返回的新套接字是標記這個新客戶端的。

7、關閉listen后的套接字意味着被動套接字關閉了，會導致新的客戶端不能夠鏈接服務器，但是之前已經鏈接成功的客戶端正常通信。

8、關閉accept返回的套接字意味着這個客戶端已經服務完畢。

9、當客戶端的套接字調用close后，服務器端會recv解堵塞，並且返回的長度為0，因此服務器可以通過返回數據的長度來區別客戶端是否已經下線。