Python中的TCP示例详解

在Python中，使用TCP/IP协议进行网络通信非常常见。本篇文章将结合两个简单的例子，详细讲解Python中如何使用TCP协议进行通信。

示例一：客户端与服务端的基本交互

首先，我们需要了解socket模块。在Python中，socket模块提供了构建网络应用程序所需的基础设施。具体可以通过以下代码引入socket模块：

import socket

接下来，我们将创建一个简单的客户端程序，连接到指定的服务器。客户端会发送一条消息给服务器，然后等待服务器的回复。以下是基本示例代码：

import socket

HOST = 'localhost'
PORT = 8888

with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
    s.connect((HOST, PORT))
    s.sendall(b'Hello, world')
    data = s.recv(1024)

print('Received', repr(data))

在以上代码中，socket.AF_INET表示使用IPv4协议，socket.SOCK_STREAM表示使用流式TCP协议。s.connect((HOST, PORT))方法表示连接到指定的服务器，端口号为8888。s.sendall(b'Hello, world')表示向服务器发送一条消息。接着，客户端等待服务器的回复，收到消息后将其打印出来。

接下来，我们将创建一个简单的服务器程序，接收客户端的消息并给出回复。以下是基本示例代码：

import socket

HOST = 'localhost'
PORT = 8888

with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
    s.bind((HOST, PORT))
    s.listen(1)
    conn, addr = s.accept()
    with conn:
        print('Connected by', addr)
        while True:
            data = conn.recv(1024)
            if not data:
                break
            conn.sendall(data)

在以上代码中，s.bind((HOST, PORT))方法表示指定服务器的IP地址和端口号。s.listen(1)表示监听客户端的请求，最大允许连接数为1。conn, addr = s.accept()方法表示等待客户端的连接请求，然后建立连接。conn.recv(1024)方法表示接收客户端发送的消息，conn.sendall(data)方法表示向客户端发送回复消息。当客户端没有发送消息时，服务端程序退出循环。

以上代码可通过使用python3命令运行，模拟客户端和服务端进行简单的交互。

示例二：使用Python实现聊天室

假设你需要实现一个简单的聊天室，可以通过以下示例代码实现。

import socket
import threading

class Server:
    def __init__(self, host, port):
        self.host = host
        self.port = port
        self.server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        self.server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        self.server_socket.bind((self.host, self.port))
        self.server_socket.listen(5)
        self.clients = []

    def broadcast(self, message, sender):
        for client in self.clients:
            if client != sender:
                client.send(message)

    def handle(self, client):
        while True:
            try:
                message = client.recv(1024)
                if message:
                    message = "{}: {}".format(client.getpeername(), message.decode())
                    print(message)
                    self.broadcast(message, client)
                else:
                    self.remove(client)
            except:
                self.remove(client)
                break

    def remove(self, client):
        if client in self.clients:
            self.clients.remove(client)

    def run(self):
        print("Server started on {}:{}".format(self.host, self.port))

        while True:
            client, address = self.server_socket.accept()
            print("{} connected.".format(str(address)))
            self.clients.append(client)
            client.send("Welcome to the chatroom! Please enter your name.".encode())
            thread = threading.Thread(target=self.handle, args=(client,))
            thread.daemon = True
            thread.start()

class Client:
    def __init__(self, host, port, name):
        self.host = host
        self.port = port
        self.name = name
        self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    def connect(self):
        self.sock.connect((self.host, self.port))

    def send_message(self, message):
        self.sock.sendall("{}: {}".format(self.name, message).encode())

    def receive_message(self):
        while True:
            try:
                message = self.sock.recv(1024)
                if message:
                    print(message.decode())
            except:
                print("Error Occured.")
                self.sock.close()
                break

if __name__ == "__main__":
    mode = input("Enter 's' for Server, 'c' for Client: ")
    if mode == "s":
        server = Server("localhost", 8888)
        server.run()
    else:
        client_name = input("Enter your name: ")
        client = Client("localhost", 8888, client_name)
        client.connect()

        receive_thread = threading.Thread(target=client.receive_message)
        receive_thread.daemon = True
        receive_thread.start()

        while True:
            message = input()
            if message.lower() == 'quit':
                break
            client.send_message(message)

以上代码可以通过以下两种方法运行：

1. 作为服务器程序运行：在终端输入python3 chatroom.py并按回车键，然后输入s，即可将Python程序作为服务器程序运行。
2. 作为客户端程序运行：在终端输入python3 chatroom.py并按回车键，则进入客户端模式，可以输入用户名并进行聊天。在聊天过程中，可以随时在命令行输入'quit'退出程序。

以上述代码为基础，你还可以添加更多的功能，来实现更完善的聊天室应用。