【Python】使用TCP协议实现服务器和客户端的聊天（socket）

本项目使用Socket创建TCP连接来实现服务器与客户端之间的即时聊天。
背景：
服务器端：阿里云服务器 Ubuntu 16.04
本地：Win 10

环境：
服务器端：Python 3.5.2
本地：Python 3.6.5

需要用到的模块：
socket、threading

这里先放上TCP编程，客户端和服务端各自的流程还有他们之间数据交互过程。

客户端代码

客户端起到向服务器发送信息，接受信息的功能。

'''
created on April 5 2019 20:23

@author:lhy
'''
#客户端代码
import socket
import threading

#接受服务器返回的数据的函数，开启线程时使用
def recvlink(client):
    while True:
        msg=client.recv(1024)
        print('Ubuntu say: '+msg.decode('utf-8'))

def main():
    #创建ipv4的socket对象，使用TCP协议(SOCK_STREAM)
    client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

    #设置服务器ip地址，注意应该是服务器的公网ip
    host='112.74.50.102'
    #设置要发送到的服务器端口,需要在云服务器管理界面打开对应端口的防火墙
    port=1234

要在服务器管理界面打开端口的防火墙才可以使用socket通过公网IP+端口号向指定服务器的指定端口发送数据。具体操作如下（我的是阿里云服务器）：
第一步点击添加规则：

第二部，设置需要打开的端口：

接下来的代码接着上面写：

    #建立TCP协议连接,这时候服务器就会监听到到连接请求，并开始等待接受client发送的数据
    client.connect((host,port))

    #建立连接后，服务器端会返回连接成功消息
    start_msg=client.recv(1024)
    print(start_msg.decode('utf-8'))

为了让客户端输入和接收服务器消息不冲突，这里创立一个新线程来接收服务器返回的消息。

    #开启一个线程用来接受服务器发来的消息
    t=threading.Thread(target=recvlink,args=(client,))
    t.start()

    #发送消息
    while True:
        #输入要发送的信息
        sendmsg=input()
        #向服务器发送消息
        client.send(sendmsg.encode('utf-8'))
        if sendmsg=='quit':
            break
    #结束时关闭客户端
    client.close()

if __name__ == '__main__':
    main()

服务器端代码

服务器端起到监听端口，接收信息，回复信息的作用。
代码如下：

'''
created on April 5 2019 20:32

@author:lhy
'''
#服务器端
import socket
import threading


#接受客户端消息函数,开启新线程时使用
def recv_msg(clientsocket):
    while True:
        # 接受客户端消息,设置一次最多接受1024字节的数据
        recv_msg = clientsocket.recv(1024)
        # 把接收到的东西解码
        msg = recv_msg.decode('utf-8')
        # 如果用户输入了quit，就退出此对话
        if msg == 'quit':
            exit(0)
        print('Win10 say: ' + msg)

注意，我们要绑定监听的地址和端口。由于服务器可能有多块网卡（比如说路由器），所以可以绑定到某一块网卡的IP地址上也就是内网IP上，但是也可以用0.0.0.0绑定到所有的网络地址，还可以用127.0.0.1绑定到本机地址。但是127.0.0.1是一个特殊的IP地址，表示本机地址，如果绑定到这个地址，客户端必须同时在本机运行才能连接，也就是说，外部的计算机无法连接进来。 对于项目来讲，不能使用127.0.0.1作为host，使用0.0.0.0或服务器内网IP地址都可以，我这里就使用了服务器的内网IP地址。

def main():
    #创建服务器端socket对象 ipv4 + TCP协议，和客户端一样
    socket_server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

   
    #host='0.0.0.0'# 这个host也行
    host='172.17.23.96'
    #设置被监听的端口号,小于1024的端口号不能使用，因为他们是Internet标准服务的端口号
    port=1234

    #绑定地址
    socket_server.bind((host,port))
    #设置最大监听数，也就是最多可以同时响应几个客户端请求，一般配合多线程使用
    socket_server.listen(5)
    #等待客户端连接,一旦有了连接就立刻向下执行，否则等待在此
    #accept()函数会返回一个元组，第一个元素是客户端socket对象，第二个元素是客户端地址（客户端的 ip地址+端口号）
    clientsocket,addr=socket_server.accept()
	# 有了客户端连接后才能执行以下代码
    
    #我们先向客户端发送表示连接成功的消息
    clientsocket.send('你现在已经连接上了服务器啦，我们来聊天吧！'.encode('utf-8'))

    # 和客户端一样开启一个线程接受客户端的信息
    t=threading.Thread(target=recv_msg,args=(clientsocket,))
    t.start()

    # 发送消息
    while True:
        reply=input()
        clientsocket.send(reply.encode('utf-8'))

    clientsocket.close()
if __name__=='__main__':
    main()

最终效果：
充满智障的对话。。。

全部代码（以py文件为单位）

客户端

文件名: client.py

'''
created on April 5 2019 20:23
filename: client.py
@author: lhy
'''
#客户端代码
import socket
import threading

#接受服务器返回的数据的函数
def recvlink(client):
    while True:
        msg=client.recv(1024)
        print('Ubuntu say: '+msg.decode('utf-8'))

def main():
    #创建ipv4的socket对象，使用TCP协议(SOCK_STREAM)
    client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

    #设置服务器ip地址，注意应该是服务器的公网ip
    host='112.74.50.102'
    #设置要发送到的服务器端口,需要在云服务器管理界面打开对应端口的防火墙
    port=1234

    #建立TCP协议连接,这时候服务器就会监听到到连接请求，并开始等待接受client发送的数据
    client.connect((host,port))

    #建立连接后，服务器端会返回连接成功消息
    start_msg=client.recv(1024)
    print(start_msg.decode('utf-8'))

    #开启一个线程用来接受服务器发来的消息
    t=threading.Thread(target=recvlink,args=(client,))
    t.start()

    #发送消息
    while True:
        #输入要发送的信息
        sendmsg=input()
        #向服务器发送消息
        client.send(sendmsg.encode('utf-8'))
        if sendmsg=='quit':
            break
    #结束时关闭客户端
    client.close()

if __name__ == '__main__':
    main()

服务器端

文件名：server.py

'''
created on April 5 2019 20:32
filename: server.py
@author: lhy
'''
#服务器端
import socket
import threading


#接受客户端消息函数
def recv_msg(clientsocket):
    while True:
        # 接受客户端消息,设置一次最多接受1024字节的数据
        recv_msg = clientsocket.recv(1024)
        # 把接收到的东西解码
        msg = recv_msg.decode('utf-8')
        # 如果用户输入了quit，就退出此对话
        if msg == 'quit':
            exit(0)
        print('Win10 say: ' + msg)

def main():
    #创建服务器端socket对象 ipv4 + TCP协议，和客户端一样
    socket_server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

    # 注意注意注意，我们要绑定监听的地址和端口。服务器可能有多块网卡，可以绑定到某一块网卡的IP地址上，也可以用0.0.0.0绑定到所有的网络地址
    # 还可以用127.0.0.1绑定到本机地址。127.0.0.1是一个特殊的IP地址，表示本机地址，如果绑定到这个地址，客户端必须同时在本机运行才能连接，也就是说，外部的计算机无法连接进来。
    # 这个程序中host使用'0.0.0.0'或服务器内网ip地址都可以，我这里就使用了内网ip地址
    #host='0.0.0.0'
    host='172.17.23.96'
    #设置被监听的端口号,小于1024的端口号不能使用，因为他们是Internet标准服务的端口号
    port=1234

    #绑定地址
    socket_server.bind((host,port))
    #设置最大监听数，也就是最多可以同时响应几个客户端请求，一般配合多线程使用
    socket_server.listen(5)
    #等待客户端连接,一旦有了连接就立刻向下执行，否则等待
    #accept()函数会返回一个元组，第一个元素是客户端socket对象，第二个元素是客户端地址（ip地址+端口号）
    clientsocket,addr=socket_server.accept()

    # 有了客户端连接后之后才能执行以下代码，我们先向客户端发送连接成功消息
    clientsocket.send('你现在已经连接上了服务器啦，我们来聊天吧！'.encode('utf-8'))

    # 和客户端一样开启一个线程接受客户端的信息
    t=threading.Thread(target=recv_msg,args=(clientsocket,))
    t.start()


    # 发送消息
    while True:
        reply=input()
        clientsocket.send(reply.encode('utf-8'))

    clientsocket.close()
if __name__=='__main__':
    main()

在客户端发送数据给服务端的时候，服务端收到的addr是客户端的公网IP地址，但是服务端进行监听的时候应该监听服务端内网的IP地址。在客户端和服务端数据交互的时候，数据包先通过局域网发送给外网路由器，在经过外网路由器进行数据包的转发，并且服务器显示的是客户端外网的IP地址，并不会客户端计算机显示由路由器自动（或者手动）分配的子局域网的IP地址。我们可知，在客户端接收服务器端发送来的数据包时，客户端路由器根据不同进程申请的不同端口号进行数据包分配。同理，在服务器端接收到客户端的数据包时进行的数据分配过程也是这样。