Python Socket网络编程实战：C/S与P2P模式实现详解

许南星

发布时间：2026-10-14 | 5人浏览过

原创

本文详细讲解使用Python实现Socket网络编程的方法，涵盖C/S模式下的TCP/IP与UDP协议代码实现，以及基于PyQt5的图形界面封装。同时介绍P2P模式的UDP通信方案，包含多线程处理、端口绑定及Qt事件循环中的Socket生命周期管理，提供完整服务端与客户端代码示例。

C/S模式网络编程实现

C/S模式

为满足网络课程中Socket网络编程的实操需求，本文简要演示了C/S（客户端/服务器）架构的实现过程。该模式分别基于TCP/IP协议与UDP协议进行构建，下文将逐一展开说明。

TCP/IP协议

TCP/IP协议属于面向连接的通信方式，这意味着客户端与服务器必须在传输数据前建立连接。以下是服务器端的具体代码实现。

服务端：


import socket
from threading import Thread

def deal(sock,addr):
 print('Accept new connection from {}:{}'.format(addr[0],addr[1]))
 sock.send('与服务器连接成功！'.encode('utf-8'))
 while True:
  data = sock.recv(1024).decode('utf-8') #1024为接收数据的最大大小
  print('receive from {}:{} :{}'.format(addr[0],addr[1],data))
  sock.send('信息已成功收到'.encode('utf-8'))

##创建tcp/IPV4协议的socket
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

#为socket绑定端口
s.bind(('127.0.0.1',10240))
#监听端口,参数5为等待的最大连接量
s.listen(5)
print("Waiting for connection...")

while True:
 sock,addr = s.accept()
 t1 = Thread(target=deal,args=(sock,addr))
 t1.start()

#断开与该客户端的连接
sock.close()
s.close()

需注意，服务器在调用accept()函数等待客户端连接时处于阻塞状态。如以下代码所示，默认实现每次仅能接受一个客户端的连接请求。


while True:
  #接受一个新连接，accept等待并返回一个客户端连接
  sock,addr = s.accept()
  print('Accept new connection from {}:{}'.format(addr[0],addr[1]))
  #给客户端发送消息
  sock.send('连接成功!'.encode('utf-8'))
  while True:
    data = sock.recv(1024).decode('utf-8')  #1024为接收数据的最大大小
    print('receive from {}:{} :{}'.format(addr[0],addr[1],data))
    sock.send('信息已成功收到'.encode('utf-8'))
  #断开与该客户端的连接
  sock.close()

若采用上述单线程方式，一旦某个客户端与服务器建立连接，服务器便会陷入死循环，持续与该客户端进行信息收发。因此，必须引入多线程机制：每成功连接一个客户端，便为其创建一个独立线程以处理数据的收发，从而支持多客户端并发连接。

客户端：


import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

##建立连接
s.connect(('127.0.0.1',10240))

#接收客户端连接成功服务器发来的消息
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))

while True:
  data = input('发送给服务器:')
  if len(data)>0:
    
    s.send(data.encode('utf-8'))
    print('form sever:{}'.format(s.recv(1024).decode('utf-8')))
s.close()

客户端逻辑相对简单，主要任务是与服务器建立连接后执行信息的发送与接收，此处不再赘述具体细节。

UDP协议实现

UDP协议

UDP协议是无连接的通信方式，服务器与客户端无需预先建立连接，只需直接向指定端口发送数据即可。

服务端


import socket

#为服务器创建socket并绑定端口  SOCK_DGRAM指定了socket的类型为udp
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

s.bind(('127.0.0.1',7890))

print('Waiting for data...')
#upd无需监听
while True:
  data,addr = s.recvfrom(1024)
  print('Recevie from {}:{} :{}'.format(addr[0],addr[1],data.decode('utf-8')))
  #sendto的另一个参数为客户端socket地址
  s.sendto('信息已成功收到!'.encode('utf-8'),addr)

客户端


import socket

#为服务器创建socket并绑定端口  SOCK_DGRAM指定了socket的类型为udp
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
while True:
  data = input('发送给服务器:')
  s.sendto(data.encode('utf-8'),('127.0.0.1',7890))
  
  print('Receive from sever:{}'.format(s.recv(1024).decode('utf-8')))

可以看出，UDP协议的实现更为简洁。由于无需建立连接，因此也不需要创建线程来专门管理数据的收发过程。

基于PyQt5的C/S应用封装

C/S模式的应用程序

使用PyQt5对上述程序进行封装，此处展示的是基于TCP/IP协议实现的版本。

服务端


from PyQt5.QtWidgets import (QApplication,QPushButton,
             QWidget,QLineEdit,QTextEdit)
import sys
import socket
from threading import Thread

import datetime

class UI(QWidget):
  def __init__(self):
    super().__init__()
    self.initUI()
    
  def initUI(self):
    
    #控件
    self.clear_btn = QPushButton('清空内容',self)
    self.text = QTextEdit(self)
    
    #布局
    self.clear_btn.setGeometry(150,400,100,40)
    self.text.setGeometry(20,20,360,370)
    
    self.text.setReadOnly(True)
    
    #信号连接
    self.clear_btn.clicked.connect(self.commit)
    #初始化socket
    self.s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

    ##建立连接
    self.s.bind(('127.0.0.1',10240))
    
    self.s.listen(5)
    self.text.setText("Waiting for connection...")
    self.t = Thread(target = self.recv,args = ())
    self.t.start()
    #主窗口布局
    self.setGeometry(300, 300, 400, 450)
    self.setWindowTitle('Server')
    self.show()
    
    
  def commit(self):
    self.text.clear()
      
  def recv(self):
    while True:
      sock,addr = self.s.accept()
      t1 = Thread(target=self.deal,args=(sock,addr))
      t1.start()
    sock.close()
      
  def deal(self,sock,addr):
    #sock,addr = s.accept()
    self.text.append('Accept new connection from {}:{}'.format(addr[0],addr[1]))
    sock.send('与服务器连接成功！'.encode('utf-8'))
    while True:
      data = sock.recv(1024).decode('utf-8')  #1024为接收数据的最大大小
      self.text.append('[{}] receive from {}:{} :{}'.format(datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),addr[0],addr[1],data))
      sock.send('信息已成功收到'.encode('utf-8'))
    sock.close()
    
  def closeEvent(self,event):
    self.s.close()
    event.accept()

if __name__ == '__main__':
  app = QApplication(sys.argv)
  ex = UI()
  sys.exit(app.exec_())

这里需要特别注意，由于Qt的主程序本身处于事件循环中，若直接阻塞等待客户端连接会导致程序界面崩溃。因此，需在Qt初始化阶段创建一个线程专门用于等待客户端连接。若需同时处理多个客户端访问，还需在连接成功后再创建独立线程，专门用于接收该特定客户端的数据。

客户端


from PyQt5.QtWidgets import (QApplication,QPushButton,
             QWidget,QLineEdit,QTextEdit)
import sys
import socket
from threading import Thread

import datetime

class UI(QWidget):
  def __init__(self):
    super().__init__()
    self.initUI()
    
  def initUI(self):
    
    #控件
    self.edit = QLineEdit(self)
    self.commit_btn = QPushButton('发送',self)
    self.text = QTextEdit(self)
    
    #布局
    self.edit.setGeometry(20, 410, 280, 30)
    self.commit_btn.setGeometry(310,410,70,30)
    self.text.setGeometry(20,20,360,380)
    
    self.text.setReadOnly(True)
    
    #信号连接
    self.commit_btn.clicked.connect(self.commit)
    #初始化socket
    self.s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

    ##建立连接
    self.s.connect(('127.0.0.1',10240))
    self.text.setText('服务器 [{}]:{}\n'.format(datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),self.s.recv(1024).decode('utf-8')))
    #主窗口布局
    self.setGeometry(300, 300, 400, 450)
    self.setWindowTitle('Client')
    self.show()
    
  def commit(self):
    if len(self.edit.text()):
      text = self.edit.text()
      self.s.send(text.encode('utf-8'))
      self.text.append('本机 [{}]:{}\n'.format(datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),text))
      self.text.append('服务器 [{}]:{}\n'.format(datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),self.s.recv(1024).decode('utf-8')))
      self.edit.clear()
      
  def closeEvent(self,event):
    self.s.close()
    event.accept()
    
  def recv(self):
    while True:
      pass

if __name__ == '__main__':
  app = QApplication(sys.argv)
  ex = UI()
  sys.exit(app.exec_())

客户端实现较为简单，无需创建额外线程。当用户点击发送按钮时触发事件，向服务器发送数据，并将发送的内容及服务器返回的数据显示在textEdit控件中。

P2P模式通信实现

P2P模式

根据课程要求，P2P（点对点）模式被定义为两个服务器节点相互连接通信（起初误以为是客户端发给服务器再由服务器转发给另一客户端）。为简化实现，直接采用UDP协议，从而避免了复杂的多线程管理。代码如下：


from PyQt5.QtWidgets import (QApplication,QPushButton,
             QWidget,QLineEdit,QTextEdit,QLabel)
import sys
import socket
from threading import Thread

import datetime

class UI(QWidget):
  def __init__(self):
    super().__init__()
    self.initUI()
    
  def initUI(self):
    
    #控件
    self.edit = QLineEdit(self)
    self.commit_btn = QPushButton('发送',self)
    self.text = QTextEdit(self)
    self.host_label = QLabel('ip地址:',self)
    self.host = QLineEdit(self)
    self.dst_port_label = QLabel('目标端口:',self)
    self.dst_port_edit = QLineEdit(self)
    self.src_port_label = QLabel('本机端口:',self)
    self.src_port_edit = QLineEdit(self)
    self.que_ren_btn = QPushButton('确认',self)
    
    #self.host_label.setStyleSheet("QLabel{font-size:25px}")
    #self.dst_port_label.setStyleSheet("QLabel{font-size:25px}")
    #self.src_port_label.setStyleSheet("QLabel{font-size:25px}")
    #布局
    self.edit.setGeometry(20, 480, 280, 30)
    self.commit_btn.setGeometry(310,480,70,30)
    self.text.setGeometry(20,90,360,380)
    self.host_label.setGeometry(20,20,65,25)
    self.host.setGeometry(90,20,110,25)
    self.dst_port_label.setGeometry(205,20,65,25)
    self.dst_port_edit.setGeometry(275,20,110,25)
    self.src_port_label.setGeometry(20,55,65,25)
    self.src_port_edit.setGeometry(90,55,110,25)
    self.que_ren_btn.setGeometry(205,55,70,25)
    
    self.text.setReadOnly(True)
    
    #信号连接
    self.commit_btn.clicked.connect(self.commit)
    self.que_ren_btn.clicked.connect(self.que_ren)
    #初始化socket
    self.s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

    #主窗口布局
    self.setGeometry(300, 300, 400, 520)
    self.setWindowTitle('Client')
    self.show()
    
  def commit(self):
    if len(self.edit.text()):
      text = self.edit.text()
      self.s.sendto(text.encode('utf-8'),('127.0.0.1',self.dst_port))
      self.text.append('本机 [{}]:\n{}\n'.format(datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),text))
      self.edit.clear()
      
  def closeEvent(self,event):
    self.s.close()
    event.accept()
    
  def recv(self):
    while True:
      data,addr = self.s.recvfrom(1024)
      self.text.append('{}:{}[{}]:\n{}\n'.format(addr[0],addr[1],datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),data.decode('utf-8')))
    
  def que_ren(self):
    self.src_port = int(self.src_port_edit.text())
    self.dst_port = int(self.dst_port_edit.text())
    #绑定ip地址与端口
    self.s.bind(('127.0.0.1',self.src_port))
    #开启接收消息的线程
    self.t = Thread(target=self.recv,args=())
    self.t.start()

if __name__ == '__main__':
  app = QApplication(sys.argv)
  ex = UI()
  sys.exit(app.exec_())

首先需输入要传送信息的IP地址及端口号，并设置本机端口号（此处IP地址未实际使用，设置为127.0.0.1）。点击确定按钮触发事件，为socket绑定端口号，并创建一个用于接收消息的线程；点击发送按钮则触发另一事件用于发送消息，最终发送与接收的消息均显示在TextEdit控件上。

注意

此处统一说明：在使用Qt封装后，程序会持续运行循环，导致关闭程序时socket可能未正确关闭（由于初学者经验不足，不确定不关闭的后果，推测可能会占用端口一段时间）。因此，需要重写Qt的closeEvent函数，在该函数中执行关闭操作。

总结

至此，关于Python Socket网络编程实现C/S模式和P2P的文章介绍完毕。如需了解更多相关Python Socket C/S模式和P2P内容，请搜索本站历史文章或继续浏览后续相关文章，感谢大家的支持！