Python 实现 tcp 网络程序，发送、接收数据

TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。

TCP通信需要经过创建连接、数据传送、终止连接三个步骤。

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

tcp网络通信模型

一、tcp客户端构建流程

tcp的客户端要比服务器端简单很多。

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

# 2. 链接服务器
server_addr = ("192.168.65.149", 3000)
tcp_socket.connect(server_addr)

# 3. 发送数据
send_data = input("请输入要发送的数据：")
tcp_socket.send(send_data.encode("gbk"))

# 4. 关闭套接字
tcp_socket.close()

二、tcp服务器构建流程

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链接
4. accept等待客户端的链接
5. recv接收数据

import socket

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

# 本地信息
address = ("", 7788)

# 绑定
tcp_server_socket.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链接了
tcp_server_socket.listen(128)

# 如果有新的客户端来链接服务器，
# 那么就产生一个新的套接字专门为这个客户端服务
# client_socket用来为这个客户端服务
# tcp_server_socket就可以省下来专门等待其他新客户端的链接
client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()

# 接收对方发送过来的数据
recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024个字节
print("接收到的数据为:", recv_data.decode("gbk"))

client_socket.close()

作为服务器而言，不可能一次只能有一个客户端进行访问，我们来修改下代码，让服务端可以一次让多个客户端进行连接。

import socket

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

# 本地信息
address = ("", 7788)

# 绑定
tcp_server_socket.bind(address)

tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    # 等待新的客户端连接
    client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()

    # 接收对方发送过来的数据
    recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024个字节
    print("接收到的数据为:", recv_data.decode("gbk"))

    client_socket.close()

tcp_server_socket.close()

运行上面的代码，虽然程序可以让多个客户端访问了，但是从实际情况考虑，一个客户端连接一次，不会只发一条信息吧。

那我们来给单个客户端的服务流程增加一个循环。

import socket

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

# 本地信息
address = ("", 7788)

# 绑定
tcp_server_socket.bind(address)

tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    # 等待新的客户端连接
    client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
    while True:
        # 接收对方发送过来的数据
        recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024个字节
        print("接收到的数据为:", recv_data.decode("gbk"))

    client_socket.close()

tcp_server_socket.close()

如果客户端不需要服务的时候，该怎么关掉连接？或者换个问题，怎么知道客户端不需要服务了？

recv 默认会堵塞，堵塞到客户端发来信息为止。

而当客户端关闭的时候，会调用 close，导致recv解堵塞，并且解堵塞的时候是没有数据的。

所以 recv 解堵塞有两种情况，对方发过来数据或者对方调用close。

那怎么判断客户端调用了 close 呢？

那就是判断收到的数据为空。

import socket

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

# 本地信息
address = ("", 7788)

# 绑定
tcp_server_socket.bind(address)

tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    # 等待新的客户端连接
    client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
    while True:
        # 接收对方发送过来的数据
        recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024个字节
        if recv_data:
            print("接收到的数据为:", recv_data.decode("gbk"))
        else:
            break
    client_socket.close()

tcp_server_socket.close()

但是，我们始终都只能同时为一个客户端服务。

以后，学了多任务就可以实现了。

最后总结一下 TCP

1、tcp服务器一般情况下都需要绑定，否则客户端找不到这个服务器。

2、tcp客户端一般不绑定，因为是主动链接服务器，所以只要确定好服务器的ip、port等信息就好，本地客户端可以随机。

3、tcp服务器中通过listen可以将socket创建出来的主动套接字变为被动的，这是做tcp服务器时必须要做的。

4、当客户端需要链接服务器时，就需要使用connect进行链接，udp是不需要链接而是直接发送，但是tcp必须先链接，只有链接成功才能通信。

5、当一个tcp客户端连接服务器时，服务器端会有1个新的套接字，这个套接字用来标记这个客户端，单独为这个客户端服务。

6、listen后的套接字是被动套接字，用来接收新的客户端的链接请求的，而accept返回的新套接字是标记这个新客户端的。

7、关闭listen后的套接字意味着被动套接字关闭了，会导致新的客户端不能够链接服务器，但是之前已经链接成功的客户端正常通信。

8、关闭accept返回的套接字意味着这个客户端已经服务完毕。

9、当客户端的套接字调用close后，服务器端会recv解堵塞，并且返回的长度为0，因此服务器可以通过返回数据的长度来区别客户端是否已经下线。