Python实现TCP通信

Python实现TCP通信

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1. 多客户端实现

1.1 客户端

import socket
# 创建套接字对象，AF_INET基于TCP/UDP通信，SOCK_STREAM以数据流的形式传输数据，这里就可以确定是TCP了
client = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务端
client.connect(('127.0.0.1', 8080))
while True:
    inp = input('>>>：').strip()
    # 如果未输入字节就发送会导致服务端进入阻塞，故需要在输入前进行处理
    if len(inp) == 0:
        continue
    # send() 向服务端发送数据，需要转换成Bytes类型发送
    client.send(inp.encode('utf-8'))
    # recv() 监听服务端传来的数据
    res = client.recv(1024)
    print(res.decode('utf-8'))
# 套接字关闭
client.close()

1.2 服务端

import socketserver

class MyRequestHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        while True:
            try:
                data = self.request.recv(1024)  # 最大接收的字节数
                if len(data) == 0:
                    break
                self.request.send(data.upper())
            except Exception:
                break
        self.request.close()
server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 8080), MyRequestHandler, bind_and_activate=True)
server.serve_forever()

2. 单客户端实现

2.1 服务端

import socket
import struct # 解决粘包问题，对应 **注意点5**


# 创建套接字对象，AF_INET基于TCP/UDP通信，SOCK_STREAM以数据流的形式传输数据（TCP）
server = socket.socket(family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM)
# 重用端口避免重启导致端口占用，对应 **注意点4**
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) 

# 绑定ip地址和端口，127.0.0.1代表回环地址，只能当前计算机访问
server.bind(('127.0.0.1',8080))

# listen(n)传入的值, n表示的是服务器拒绝(超过限制数量的)连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。n也可以看作是"排队的数量"
server.listen(5)

# 对应 **注意点3**
while True:
    # 阻塞式等待建立连接请求，会返回两个值，一个是连接会话，一个是连接的客户端IP与端口
    conn,ip_addr = server.accept()

    while True:   
        try:
            # 接收客户端传递的数据
            res = conn.recv(1024)
            # 避免发送空字符，对应 **注意点2**
    	    if len(res) == 0:
    	    # 因为外层还有个循环，所以用break 区别与 客户端的continue
	            break
	        header = struct.pack('i', len(res))
	        conn.send(header)
            # 将客户端的数据接收到以后，转换成大写编码后，再发送给客户端
            conn.send(res.decode('utf-8').upper().encode('utf-8'))
        except Exception:
            break
    # 关闭当前的，接收一个新的连接        
	conn.close()
	
# 关闭套接字
server.close()

2.2 客户端

import socket

# 创建套接字对象，AF_INET基于TCP/UDP通信，SOCK_STREAM以数据流的形式传输数据，这里就可以确定是TCP了
client = socket.socket(family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务端
client.connect(('127.0.0.1',8080))

# 对应 **注意点1**
while True:
    inp = input('>>>：').strip()
    
    # 输入内容不能为空！对应 **注意点2**
    if len(inp) == 0:
        continue
        
    # 向服务端发送数据，需要转换成Bytes类型发送
    client.send(inp.encode('utf-8'))
    
    # 接收到这个固定长度的数据包
    headers = client.recv(4)
    
    # 解析这个数据包，获取里面的内容，也就是数据长度
    data_len = struct.unpack('i',headers)[0]
    count = 0
    # 不断循环获取缓冲区里面的数据，直到获取完毕为止
    while count < data_len:
        data = client.recv(1024) # 每次都获取1024个字节
        count += len(data)
        print(data.decode('utf-8'))

# 套接字关闭
client.close()

2.3 注意点

1. 持续监听客户端请求——循环
2. 客户端发送为空会导致服务端卡住阻塞——客户端加判断
3. 客户端断开连接会导致服务端异常——再增加循环，捕捉异常后跳转到阻塞等待
4. 重启服务端可能会出现端口占用——端口来不及释放，添加绑定参数实现端口复用
5. 数据沾包问题——接受端拿到包的长度后通过循环不断取出数据，引入struck模块

沾包问题：
定义：数据全部粘在一起，如果一次性未取完，下一次接着上一次未取完的数据部分接着取。

TCP：由于tcp是数据流的形式接收，所有发送数据都会粘着一起，如果接收数据超过我们指定的，则会出现粘包现象，那么此时这个数据还会保存在缓冲区，这里也就是recv内，待我们下次再次recv时，取到的就会是上次没有取完的数据。
UDP：如果接收数据超过我们指定的，则放弃那些数据。下次再次接收又是全新的数据，所以不会出现粘包现象。

TCP传输特点造成的沾包：

1. 会将数据量较小，且发送时间间隔较短的的数据一起打包发送，那么这里所讲的时间较短是相比较网络延迟来说的，
   比如我们两次发送间隔为0.00001秒，那么网络延迟为0.001，这个时候两次的数据就会打包发送，这是一种优化机制。
2. TCP协议发送数据时，是源源不断的发送，像水流一样，因此TCP又叫流式协议。

两种可能造成粘包的情况：

• 发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一起，产生粘包）
• 接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包）

解决方法：
问题的根源在于，接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度，所以解决粘包的方法就是围绕，如何让发送端在发送数据前，把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓，然后接收端来一个死循环接收完所有数据。
粘包问题参考链接

参考网址链接
Python socket网络编程