Socket编程：一点点教你做个聊天工具——（二）C-S模式实现

上篇文章里我们讨论了大部分概念性的东西，接下来就一点点实现我们开头的那个例子吧。

 

前面我们说到，socket叫做套接字，是IP和port的结合。同时，我们也清楚地了解到通过ip和port，就可以在互联网中精准定位某一设备的某一进程。

 

下面来实现下C-S模式，就是Client和Server模式。服务器server等待客户端client连接，连接完毕后回传给client一些数据。

 

类比你现在的浏览器，把它当成client，你和csdn的server建立链接，链接成功后，server返回给了你信息，client拿到之后处理，就是你眼前的这个网页。

 

（后记：其实浏览器获得页面的模式准确的说是B-S，browser - server。我并不认为B-S独立于C-S模式，而是包含在C-S模式中，因为B-S模式里的客户端，就是浏览器嘛。B-S名称之所以出现，只是因为它用的多了，但它仍旧是一种C-S模式。包括另一种我们常见的P2P（peer-to-peer）点对点模式，也是一种特殊的C-S模式，只不过双方既是client又同时提供server服务罢了。我们的聊天软件最后也会做成这种模式。）

 

（后后记：按照工作方式分的话，互联网可分为边缘部分和核心部分两块。边缘部分是用户直接使用的，用于host间数据传递和共享。核心部分是给边缘部分提供服务的，由互联网中的路由器加网络组成，提供给边缘系统连通性。

边缘系统中的设备我们一般称作主机，也就是host。边缘系统中host的通信方式，就是我们上面说到的那几种模式了，c-s模式，p2p模式。

计算机间的通信，严格来说应该是运行在两个host主机上的进程之间的通信，而不应该简单地理解成计算机之间的通信。也因此，在这里我们有必要来探讨client和server指代的是什么东西。在我们的这个例子中，显然代表着进程。client是一个进程，server是一个进程，我们将两个进程同时运行在本地，就成了一台host上的两个进程之间的通信。如果client程序和server程序没有运行在同一host上，就成了一般情况下我们说的client和server了模式了。

运行client程序的主机，也叫做client，不过我们翻译的时候喜欢翻译成客户机或者客户端。而运行server程序的主机我们叫做服务器或者叫做服务器端。我们在生活中说的：“嘿，哥们，我能在你买的服务器上放个网页吗？”。这里的服务器显然不是server进程，而是运行server进程的host。也因此，在我们判断client和server是代表硬件还是软件的时候，需要从上下文中理解并加以分析啦。）

 

我们用到的socket库，是标准库，不需要另外安装。包括后面的可视化，我们也是直接用的tkinter。（我这里是Python3）

 

先来看服务器端server怎么写：

#import module
import socket

#create object
sk = socket.socket()
#maybe? waiting test
ip_port = ('192.168.1.117', 55555)
#bind listen
sk.bind(ip_port)
#the max number of connection
sk.listen(5)
#waring message
print('Running')
#get data
conn, address = sk.accept()
print(address)
#def message
msg = '你好啊'
#send message    default byte transform, encode if transform string
conn.send(msg.encode())
#close connection
conn.close()

 

超简单，没几行代码。跳过导入模块和建立socket对象不说。定义变量ip_port，我们说过了，通过IP和port就可以精确定位到一台PC上的一个进程。这个IP就是我们的PC的IP，这个进程，我们占用55555端口号。之后通过bind绑定ip和port进行监听。listen设置了最大连接数。

 

配置消息完毕后，通过socket对象的accept方法建立链接，返回数据我们用conn和address两个变量解包接收，conn连接对象等会用于数据回传，address我们直接输出看看发送请求的地址是什么，来证明我们的猜想。

 

后面定义了回传msg变量，通过conn对象的send方法回传数据。数据传输是字节流形式，因此如果发送中文，记得encode编码后再发送，client那边接受到后decode解码再输出就可以。

 

最后链接关闭，close。

 

上面的过程完美的模拟了你的浏览器和服务器建立连接后，服务器给你回传数据的过程。除了回传的数据不一样外。

 

有两点注意：

1.我们前面说过，这是基于TCP（传输控制协议）协议实现的。两端需要先建立链接，再发送数据。而我们最终的聊天工具是通过UDP（用户数据协议）协议实现的，后面我们说它们的区别。

2.如果是在本机做测试，ip_port变量中的ip可以写成127.0.0.1，这个ip指的就是本地ip。

 

server构建完毕，来看client：

import socket

client = socket.socket()
#bind ip and port
ip_port = ('192.168.1.117', 55555)
#connect server
client.connect(ip_port)
#get server data
data = client.recv(1024)
#print data, decode if data is string
print(data.decode())

 

更简单，socket对象创建，ip_port变量配置成我们服务器程序的ip和port。然后我们就可以，通过socket对象的connect直接连接服务器。

 

连接建立后，recv方法接收数据，这里就会收到我们server发回来的‘你好啊’字符串。参数是接收数据的字节数，将数据decode输出来查看。

 

来运行下，先启动server：

 

我们编写的server进程就占用了我们本机的55555端口运行，程序输出了running，然后挂起。Why？

 

 

因为server在等待client连接啊，连接完了才会往下走。

 

我们用IDLE启动了server，重新打开个IDLE运行client也行，或者用cmd启动client启动也行。不要用同一个IDLE，没办法同时运行两个程序。

 

client发起连接，recv接收到了server的消息，程序退出。

 

回看server：

输出了client的ip和port，首先两个进程都是我们本机上的，ip肯定是一样的了，但是client的端口却是57809。

 

这就告诉你了，向你发送请求的是192.168.1.117这台主机上，端口号是57809的进程。

 

现在你就可以玩了，在你的本机上搭建个server服务器，然后启动它。用你哥们的PC（局域网ip需要在同一个网络中，我们前面有说）编写client，运行去链接你PC上的ip_port，看看能不能在你哥们的PC上获得你PC上的数据吧。

 

成功了吗？

 

成功了的话，我们再深入点？

 

现在的c-s模型能完成的功能远不是我们想要的，我们的聊天工具，需要一直发送数据，另一边需要一直接收数据并输出。不能发送一次，链接就断开了。

 

来，进阶，server：

import socket

sk = socket.socket()
#maybe? waiting test
ip_port = ('127.0.0.1', 55555)
#bind listen
sk.bind(ip_port)
#the max number of connection
sk.listen(5)
#waring message
print('Running')
#get data
conn, address = sk.accept()
while True:
    print(conn.recv(1024).decode())
#close connection
conn.close()

 

我们将server改进下，让server不断地接受client发送的数据并进行输出。

 

逻辑很简单，把recv写进while里，不断循环接收。

 

client的改进更加简单：

import socket

sk = socket.socket()

ip_port = ('127.0.0.1', 55555)

sk.connect(ip_port)

while True:
    send = input('What :')
    sk.send(send.encode())

把send写进循环里,不断发送消息。

 

运行server：

输出running，挂起，等待接收。

 

运行client：

等待输入。

 

我们发送点东西：

 

看看server那边怎么样？

完全没问题，接收到了。

 

ok，现在你又可以继续玩了，在你的PC上重新编写server，一直等待接收数据。用你哥们的PC编写client，一直发送数据，看看你的服务器起不起作用吧。记得ip要用你自己的ip啊。

 

对于两个进程间的数据交换有了更进一步的认识了吗？现在我们在逻辑上分析我们需要实现的功能，聊天需要一直接收对面发来的消息，同时还要一边给对面发送我们的数据。

 

也就是说，我们的工具要同时具有server和client的功能，既能接收，又能发送。

 

我们知道在recv时，程序会挂起，同样的在input时，程序也会挂起。问题来了，怎样让recv接收的那个循环和input发送的那个循环不要互相影响呢？

 

哎！多线程！（子进程也可以解决，但是启动一个线程的开销要比启动一个进程小的多，何况我们实现的这个东西又及其简单。）

 

让两个循环跑在不同的线程里面，就不会影响了。

 

这篇文章先到这里，多线程这个问题也先留在这里。下篇我们说UDP协议，对比TCP协议，我们就能很明显的感觉到，UDP对于我们这个聊天工具的实现更契合。