TCP Socket 编程核心原理

TCP（传输控制协议）是一种面向连接、可靠、基于字节流的传输层协议，在 Socket 编程中，TCP 通信遵循经典的「客户端 - 服务器」

• 服务器端：负责监听指定端口，等待客户端连接，建立连接后收发数据。
• 客户端：主动向服务器发起连接请求，连接成功后与服务器交互数据。
• 核心特点：三次握手建立连接、四次挥手关闭连接、数据重传保证可靠性、拥塞控制。

注意：通信结束后需要关闭连接以释放资源close()。

函数	作用	核心参数
socket.socket()	创建 Socket 对象	AF_INET（IPv4）、SOCK_STREAM（TCP）
bind()	绑定 IP 和端口	元组(ip地址, 端口号)，如('127.0.0.1', 8888)
listen()	开始监听	backlog（最大等待连接数）
accept()	接受客户端连接	返回(conn, addr)（连接对象、客户端地址）
connect()	客户端连接服务器	元组(服务器IP, 端口号)
recv()	接收数据	bufsize（每次接收的最大字节数）
send()	发送数据	需编码为字节流（如data.encode('utf-8')）
close()	关闭连接	无

服务器端代码（tcp_server.py）

import socket
import time

def tcp_server():
    # 1. 创建TCP Socket对象（AF_INET=IPv4，SOCK_STREAM=TCP）
    server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    
    # 2. 设置端口复用（避免程序重启后端口被占用）
    server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    
    # 3. 绑定IP和端口（''表示监听所有网卡，8888为自定义端口）
    server_addr = ('', 8888)
    try:
        server_socket.bind(server_addr)
    except OSError as e:
        if "address already in use" in str(e).lower():
            print(f"错误：端口8888已被占用！请关闭占用该端口的程序，或修改端口号。")
            print("Windows查看端口占用：netstat -ano | findstr 8888")
            print("Linux/Mac查看端口占用：lsof -i:8888")
        else:
            print(f"绑定端口失败：{e}")
        # 停留10秒，让你看到错误信息
        time.sleep(10)
        return
    
    # 4. 开始监听（5为最大等待连接数）
    server_socket.listen(5)
    print("="*50)
    print("TCP服务器已启动，监听端口8888...")
    print("提示：请在另一个终端启动客户端，按Ctrl+C关闭服务器")
    print("="*50)
    
    try:
        # 5. 循环接受客户端连接（阻塞式）
        while True:
            # 接受连接，返回新的连接对象（用于收发数据）和客户端地址
            conn, client_addr = server_socket.accept()
            print(f"\n客户端{client_addr}已连接")
            
            # 6. 循环收发数据
            while True:
                # 接收客户端数据，最多1024字节
                recv_data = conn.recv(1024)
                if not recv_data:  # 客户端关闭连接时，recv返回空
                    print(f"客户端{client_addr}已断开连接")
                    break
                
                # 打印接收的内容（解码为字符串）
                print(f"收到客户端{client_addr}消息：{recv_data.decode('utf-8')}")
                
                # 向客户端发送响应数据
                send_data = f"服务器已收到：{recv_data.decode('utf-8')}"
                conn.send(send_data.encode('utf-8'))
    except KeyboardInterrupt:
        print("\n\n检测到Ctrl+C，服务器即将关闭...")
    except Exception as e:
        print(f"\n服务器运行出错：{e}")
    finally:
        # 7. 关闭服务器Socket
        server_socket.close()
        print("服务器已关闭")
        # 停留5秒，避免窗口直接关闭
        time.sleep(5)

if __name__ == "__main__":
    tcp_server()

客户端代码（tcp_client.py）

import socket
import time

def tcp_client():
    # 1. 创建TCP Socket对象
    client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    
    # 2. 连接服务器（指定服务器IP和端口）
    server_addr = ('127.0.0.1', 8888)  # 本地测试用127.0.0.1，远程需改服务器实际IP
    print("="*50)
    print(f"正在连接服务器 {server_addr[0]}:{server_addr[1]}...")
    print("提示：若连接失败，请先确认服务器已启动")
    print("="*50)
    
    try:
        client_socket.connect(server_addr)
        print("已成功连接到TCP服务器！")
        print("输入'exit'可退出客户端\n")
        
        # 3. 循环发送数据
        while True:
            # 输入要发送的消息
            send_msg = input("请输入要发送的消息：")
            if send_msg.lower() == 'exit':
                break
            if not send_msg:  # 避免发送空消息
                print("消息不能为空，请重新输入！")
                continue
            
            # 发送数据（需编码为字节流）
            client_socket.send(send_msg.encode('utf-8'))
            
            # 接收服务器响应
            recv_data = client_socket.recv(1024)
            print(f"服务器响应：{recv_data.decode('utf-8')}\n")
    except ConnectionRefusedError:
        print("连接失败：服务器未启动，或IP/端口错误！")
        print("请先运行tcp_server.py启动服务器，再运行客户端")
    except Exception as e:
        print(f"客户端运行出错：{e}")
    finally:
        # 4. 关闭客户端Socket
        client_socket.close()
        print("\n客户端已断开连接")
        # 停留5秒，避免窗口直接关闭
        time.sleep(5)

if __name__ == "__main__":
    tcp_client()

运行步骤：

• 第一步：执行python tcp_server.py启动服务器；
• 第二步：执行python tcp_client.py启动客户端；
• 第三步：在客户端输入消息，服务器会接收并响应，输入exit关闭客户端。

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设计一个简易的对话系统

#客户端代码（tcp_client.py）

# coding=UTF-8
import socket  # 导入网络通信模块

# 定义一个问答字典，键是客户端可能发送的消息，值是对应的回复
language = {
    'what is your name': 'I am Tom',
    'how old are you': '19',
    'bye': 'bye'
}

HOST = '127.0.0.1'  # 服务端绑定的IP地址（本地回环地址）
PORT = 6666         # 服务端监听的端口号

# 创建Socket对象，使用IPv4和TCP协议
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))  # 绑定IP和端口
s.listen(1)           # 开始监听，最多允许1个等待连接

print("Listing at port 6666")
conn, addr = s.accept()  # 接受客户端连接，返回连接对象和客户端地址
print('Connect by: ', addr)

while True:
    data = conn.recv(1024)  # 接收客户端数据，最大1024字节
    data = data.decode()    # 将字节数据解码为字符串
    if not data:            # 如果没有收到数据，退出循环
        break
    print('Received message:', data)
    # 根据客户端消息从字典中获取回复，默认返回'Nothing'
    conn.sendall(language.get(data, 'Nothing').encode())

conn.close()  # 关闭客户端连接
s.close()     # 关闭服务端Socket

#服务器端代码（tcp_server.py）

# coding=UTF-8
import socket, sys

HOST = "127.0.0.1"  # 服务端IP地址（本地回环地址）
PORT = 6666          # 服务端监听的端口号

# 创建Socket对象，使用IPv4和TCP协议
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

try:
    s.connect((HOST, PORT))  # 尝试连接服务端
except Exception as e:
    print('server not found!')  # 连接失败时提示
    sys.exit()  # 退出程序

while True:
    c = input('YOU SAY:')  # 接收用户输入
    s.sendall(c.encode())  # 将输入内容编码为字节并发送给服务端
    data = s.recv(1024)    # 接收服务端返回的数据
    data = data.decode()   # 将字节数据解码为字符串
    print('Received:', data)  # 打印服务端回复
    
    if c.lower() == 'bye':  
        break  # 退出循环，结束通信

s.close()  # 关闭客户端Socket