python套接字(二)：实现一个服务器和多客户端连接

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前言

在上一篇博客python套接字(一)：socket的使用简单说明了一下套接字的使用，也实现了使用套接字来传输消息，但是也有一个问题，就是这种实现方式只能一个服务器连接一个客户端，意味着有几个个客户就要创建结果服务器，而且客户端直接还不能通信，这样就和现实生活中的情况不符，接下来讲一下如何实现一个服务器和多个客户端进行连接。本篇博客参考了python+tcp实现多人聊天室。

一、问题

在上一章的基础上在执行客户端代码，相当于有两个客户端同时向服务器发送请求，会有如下结果：
客户端：

服务器：

你会发现，服务器上面既没有打印第二个客户端的信息，也没有显示第二个客户端发送的消息，说明服务器只能处理第一个客户端的消息。

二、实现一个服务器连接多个客户端

1、问题分析

为什么两个客户端都能连接服务器，但是服务器只能处理一个客户端的消息呢？因为服务器里面只有一个主线程，该线程接收到第一个客户端的连接之后，就腾不出手来解决其他线程了。要解决这个问题，就要使用到多线程。

2、代码实现

目标：模拟创建一个多人聊天室(类似微信群)，一个人在上面发消息，所有客户端都能看到。
因为有些命令有特殊的功能，因此自定义了如下规则：

命令格式	说明
name -n	更改用户名为name并且重新进入聊天室
message -ta	发送消息给聊天室的所有成员
exit	退出聊天室

a、服务器端

服务器端不仅要接收源源不断的客户端请求，而且还要接收和发送数据，所以大概的设计思路如下：主线程负责对发起请求的客户创建链接，并且将每个用户对应的链接保存到一个字典中去，方便调用。对于每个用户链接，都创建两个子线程，一个子线程用来发送数据，另外一个子线程用来接收数据。实现代码如下：
tcp_server.py

import socket
from threading import Thread
import time
import sys


# 创建存储对象
class Node:
    def __init__(self):
        self.Name = None    # 用户名
        self.Thr = None     # 套接字连接对象


class TcpServer:
    user_name = {}  # 存储用户信息； dict 用户名：Node对象

    def __init__(self, port):
        """
        初始化服务器对象
        port:   服务器端口
        """
        self.server_port = port      # 服务器端口
        self.tcp_socket = socket.socket()       # tcp套接字
        self.tcp_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)       # 端口重用
        self.tcp_socket.bind(self.server_port)

    def start(self):
        """
        启动服务器
        """
        self.tcp_socket.listen(10)      # 设置服务器接受的链接数量
        print(self.get_time(), "系统：等待连接")
        while True:
            try:
                conn, addr = self.tcp_socket.accept()       # 监听客户端的地址和发送的消息
            except KeyboardInterrupt:       # 按下ctrl+c会触发此异常
                self.tcp_socket.close()     # 关闭套接字
                sys.exit("\n" + self.get_time() + "系统：服务器安全退出！")        # 程序直接退出，不捕捉异常
            except Exception as e:
                print(e)
                continue

            # 为当前链接创建线程
            t = Thread(target=self.do_request, args=(conn, ))
            t.start()

    def do_request(self, conn):
        """
        监听客户端传送的消息，并将该消息发送给所有用户
        """
        conn_node = Node()
        while True:
            recv_data = conn.recv(1024).decode('utf-8').strip()     # 获取客户端发来的数据
            info_list = recv_data.split(" ")        # 切割命令

            # 如果接收到命令为exit，则表示该用户退出，删除对应用户信息，关闭连接
            if recv_data == "exit":
                msg = self.get_time() + " 系统：用户" + conn_node.Name + "退出聊天室！"
                print(msg)
                self.send_to_other(conn_node.Name, msg)
                conn.send('exit'.encode("utf-8"))
                self.user_name.pop(conn_node.Name)
                conn.close()
                break
            else:
                try:
                    A = info_list[-2], info_list[-1]
                except IndexError:
                    conn.send((self.get_time() + ' 系统：无法识别您的指令，请重新输入！').encode('gb2312'))
                    continue

            if info_list[-1] == '-n':
                # 新用户注册
                print(self.get_time() + ' 系统：' + info_list[0] + '连接成功')
                data_info = self.get_time() + ' 系统：' + info_list[0] + '加入了聊天'
                self.send_to_all(data_info)
                conn.send('OK'.encode('utf-8'))
                conn_node.Name = info_list[0]
                conn_node.Thr = conn
                self.user_name[info_list[0]] = conn_node
            elif info_list[-1] == '-ta':
                # 群发消息
                msg = self.get_time() + ' %s：' % conn_node.Name + ' '.join(info_list[:-1])
                self.send_to_all(msg)

    def send_to_all(self, msg):
        """
        对所有用户发送消息
        """
        print(msg)
        for i in self.user_name.values():
            i.Thr.send(msg.encode('utf-8'))

    def send_to_other(self, name, msg):
        """
        对除了当前发送信息的用户外的其他用户发送消息
        """
        # print("收到消息:" + msg)
        for n in self.user_name:
            if n != name:
                self.user_name[n].Thr.send(msg.encode('utf-8'))
            else:
                continue

    def get_time(self):
        """
        返回当前系统时间
        """
        return '[' + time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()) + ']'


if __name__ == '__main__':
    HOST = "127.0.0.1"
    POST = 9999
    server = TcpServer((HOST, POST))
    server.start()

b、客户端

客户端就简单一点，只需要不断的发送数据和接收数据即可。主线程创建链接并和服务器连接。然后创建两个子线程，分别负责数据的接收和发送。代码实现如下：
tcp_clinet.py

import socket
from threading import Thread


class TcpClient:
    server_addr = ('127.0.0.1', 9999)

    def __init__(self):
        self.tcp_cli_socket = socket.socket()

    def msg_recv(self):
        """
        接收数据
        """
        while True:
            data = self.tcp_cli_socket.recv(1024)
            if data.decode("utf-8") == "exit":
                print('客户端退出')
                self.tcp_cli_socket.close()
                break

            print(data.decode("utf-8"))

    def msg_send(self):
        """
        发送数据
        """
        while True:
            data_info = input("请发言：")
            if data_info == "exit":
                self.tcp_cli_socket.send(data_info.encode("utf-8"))
                break
            else:
                self.tcp_cli_socket.send((data_info + ' -ta').encode("utf-8"))

    def start(self):
        """
        连接服务器
        """
        try:
            self.tcp_cli_socket.connect(self.server_addr)
        except Exception as e:
            print("连接失败，请重试！")
            self.tcp_cli_socket.close()
            print(e)
            return

        while True:
            name = input("请输入用户名：")
            self.tcp_cli_socket.send((name + ' -n').encode('utf-8'))
            data = self.tcp_cli_socket.recv(128).decode('utf-8')
            print(data)
            if data == "OK":
                print("你已成功进入聊天室")
                break
            else:
                print(data)

        t = Thread(target=self.msg_recv)
        t.start()
        t1 = Thread(target=self.msg_send)
        t1.start()


if __name__ == '__main__':
    client = TcpClient()
    client.start()

3、运行

启动一个服务器和两个客户端，两个客户端之间进行交流，服务器则负责转发它们发送的消息(有点瑕疵)



可以看到它们发送的消息对方都能收到。
下一章：python套接字(三)：结合pyside2实现多人聊天室