【网络编程】TCP 网络应用程序开发

TCP 网络应用程序开发流程

1. TCP 网络应用程序开发流程的介绍

TCP 网络应用程序开发分为:

• TCP 客户端程序开发
• TCP 服务端程序开发

说 明:

客户端程序是指运行在 用户设备上的程序 服务端程序是指运行在 服务器设备上的程序，专门为客户端提供数据服务。

2. TCP 客户端程序开发流程的介绍

步骤说明:

1. 创建客户端套接字对象
2. 和服务端套接字建立连接
3. 发送数据
4. 接收数据
5. 关闭客户端套接字

3. TCP 服务端程序开发流程的介绍

步骤说明:

1. 创建服务端端套接字对象
2. 绑定端口号
3. 设置监听
4. 等待接受客户端的连接请求
5. 接收数据
6. 发送数据
7. 关闭套接字

4. 小结

1. TCP 网络应用程序开发分为 客户端程序开发和 服务端程序开发。
2. 主动发起建立连接请求的是客户端程序
3. 等待接受连接请求的是服务端程序、

TCP 客户端程序开发

学习目标

• 能够写出 TCP 客户端应用程序发送和接收消息

---

1. 开发 TCP 客户端程序开发步骤回顾

1. 创建客户端套接字对象
2. 和服务端套接字建立连接
3. 发送数据
4. 接收数据
5. 关闭客户端套接字

2. socket 类的介绍

导入 socket 模块 import socket

创建客户端 socket 对象 socket.socket(AddressFamily, Type)

参数说明:

• AddressFamily 表示IP地址类型, 分为TPv4和IPv6
• Type 表示传输协议类型

方法说明:

• connect((host, port)) 表示和服务端套接字建立连接, host是服务器ip地址，port是应用程序的端口号
• send(data) 表示发送数据，data是二进制数据
• recv(buffersize) 表示接收数据, buffersize是每次接收数据的长度

3. TCP 客户端程序开发示例代码

import socket

if __name__ == '__main__':
    # 创建tcp客户端套接字
    # 1. AF_INET：表示ipv4
    # 2. SOCK_STREAM: tcp传输协议
    tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 和服务端应用程序建立连接
    tcp_client_socket.connect(("192.168.131.62", 8080))
    # 代码执行到此，说明连接建立成功
    # 准备发送的数据
    send_data = "你好服务端，我是客户端小黑!".encode("gbk")
    # 发送数据
    tcp_client_socket.send(send_data)
    # 接收数据, 这次接收的数据最大字节数是1024
    recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
    # 返回的直接是服务端程序发送的二进制数据
    print(recv_data)
    # 对数据进行解码
    recv_content = recv_data.decode("gbk")
    print("接收服务端的数据为:", recv_content)
    # 关闭套接字
    tcp_client_socket.close()

执行结果:

b'hello'
接收服务端的数据为: hello

说明

1. str.encode(编码格式) 表示把字符串编码成为二进制
2. data.decode(编码格式) 表示把二进制解码成为字符串

网络调试助手充当服务端程序:

4. 小结

1. 导入socket模块

2. 创建TCP套接字’socket’

   • 参数1: ‘AF_INET’, 表示IPv4地址类型
   • 参数2: ‘SOCK_STREAM’, 表示TCP传输协议类型

3. 发送数据’send’

   • 参数1: 要发送的二进制数据， 注意: 字符串需要使用encode()方法进行编码

4. 接收数据’recv’

   • 参数1: 表示每次接收数据的大小，单位是字节

5. 关闭套接字’socket’表示通信完成

TCP服务端程序开发

学习目标

• 能够写出TCP服务端应用程序接收和发送消息

---

1. 开发 TCP 服务端程序开发步骤回顾

1. 创建服务端端套接字对象
2. 绑定端口号
3. 设置监听
4. 等待接受客户端的连接请求
5. 接收数据
6. 发送数据
7. 关闭套接字

2. socket 类的介绍

导入 socket 模块：
import socket

创建服务端 socket 对象 ：
socket.socket(AddressFamily, Type)

参数说明:

• AddressFamily 表示IP地址类型, 分为TPv4和IPv6
• Type 表示传输协议类型

方法说明:

• bind((host, port)) 表示绑定端口号, host 是 ip 地址，port 是端口号，ip 地址一般不指定，表示本机的任何一个ip地址都可以。
• listen (backlog) 表示设置监听，backlog参数表示最大等待建立连接的个数。
• accept() 表示等待接受客户端的连接请求
• send(data) 表示发送数据，data 是二进制数据
• recv(buffersize) 表示接收数据, buffersize 是每次接收数据的长度

3. TCP 服务端程序开发示例代码

​

import socket

if __name__ == '__main__':
    # 创建tcp服务端套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用，让程序退出端口号立即释放
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True) 
    # 给程序绑定端口号
    tcp_server_socket.bind(("", 8989))
    # 设置监听
    # 128:最大等待建立连接的个数， 提示： 目前是单任务的服务端，同一时刻只能服务与一个客户端，后续使用多任务能够让服务端同时服务与多个客户端，
    # 不需要让客户端进行等待建立连接
    # listen后的这个套接字只负责接收客户端连接请求，不能收发消息，收发消息使用返回的这个新套接字来完成
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 等待客户端建立连接的请求, 只有客户端和服务端建立连接成功代码才会解阻塞，代码才能继续往下执行
    # 1. 专门和客户端通信的套接字： service_client_socket
    # 2. 客户端的ip地址和端口号： ip_port
    service_client_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
    # 代码执行到此说明连接建立成功
    print("客户端的ip地址和端口号:", ip_port)
    # 接收客户端发送的数据, 这次接收数据的最大字节数是1024
    recv_data = service_client_socket.recv(1024)
    # 获取数据的长度
    recv_data_length = len(recv_data)
    print("接收数据的长度为:", recv_data_length)
    # 对二进制数据进行解码
    recv_content = recv_data.decode("gbk")
    print("接收客户端的数据为:", recv_content)
    # 准备发送的数据
    send_data = "ok, 问题正在处理中...".encode("gbk")
    # 发送数据给客户端
    service_client_socket.send(send_data)
    # 关闭服务与客户端的套接字， 终止和客户端通信的服务
    service_client_socket.close()
    # 关闭服务端的套接字, 终止和客户端提供建立连接请求的服务
    tcp_server_socket.close()

执行结果:

​
客户端的ip地址和端口号: (‘172.16.47.209’, 52472)
接收数据的长度为: 5
接收客户端的数据为: hello

说明:

当客户端和服务端建立连接后， 服务端程序退出后端口号不会立即释放，需要等待大概1-2分钟。

解决办法有两种:

1. 更换服务端端口号
2. 设置端口号复用(推荐大家使用)，也就是说让服务端程序退出后端口号立即释放。

设置端口号复用的代码如下:

# 参数1: 表示当前套接字
# 参数2: 设置端口号复用选项
# 参数3: 设置端口号复用选项对应的值
tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)

​
网络调试助手充当客户端程序:

4. 小结

1. 导入socket模块
2. 创建TCP套接字’socket’

• 参数1: ‘AF_INET’, 表示IPv4地址类型
• 参数2: ‘SOCK_STREAM’, 表示TCP传输协议类型

3. 绑定端口号’bind’

• 参数: 元组, 比如:(ip地址, 端口号)

4. 设置监听’listen’

• 参数: 最大等待建立连接的个数

5. 等待接受客户端的连接请求’accept’
6. 发送数据’send’

• 参数: 要发送的二进制数据， 注意: 字符串需要使用encode()方法进行编码

7. 接收数据’recv’

• 参数: 表示每次接收数据的大小，单位是字节，注意: 解码成字符串使用decode()方法

8. 关闭套接字’socket’表示通信完成

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加油!

感谢!

努力!