Python 实现 TCP 服务器与客户端通信：从 Python 2 到 Python 3 的完整指南

TCP 通信的基本原理与流程

在 Python 中进行网络编程，核心在于使用 socket 模块。TCP（传输控制协议）是一种面向连接的通信协议，其通信过程通常分为服务器端和客户端两个部分。服务器端负责监听特定端口，等待客户端的连接请求；客户端则主动发起连接，建立通信通道后交换数据。

一个典型的 TCP 交互流程包含以下关键步骤：

1. 服务器端初始化：创建套接字，绑定 IP 地址和端口号，并设置监听队列。
2. 等待连接：服务器进入阻塞状态，等待客户端的连接请求（accept）。
3. 建立连接：客户端发起连接（connect），双方建立 TCP 连接。
4. 数据收发：通过套接字发送和接收数据。服务器接收数据后，通常会附加时间戳并回传给客户端。
5. 断开连接：通信结束后，双方关闭套接字以释放资源。

Python 2 环境下的实现

在 Python 2.7 环境中，字符串与字节数组的处理相对宽松，可以直接进行拼接和发送。以下代码展示了如何在 Python 2 中实现一个时间戳 TCP 服务器和客户端。

服务器端代码

#coding:utf-8
from socket import *
from time import ctime

print("=====================时间戳TCP服务器=====================");

HOST = '' #主机号为空白表示可以使用任何可用的地址。
PORT = 21567 #端口号
BUFSIZ = 1024 #接收数据缓冲大小
ADDR = (HOST, PORT)

tcpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) #创建TCP服务器套接字
tcpSerSock.bind(ADDR) #套接字与地址绑定
tcpSerSock.listen(5) #监听连接，同时连接请求的最大数目

while True:
  print('等待客户端的连接...')
  tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept()  #接收客户端连接请求
  print('取得连接:', addr)

  while True:
    data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ) #连续接收指定字节的数据，接收到的是字节数组
    if not data: #如果数据空白，则表示客户端退出，所以退出接收
      break
    tcpCliSock.send('[%s] %s' % (ctime(), data)) #向客户端发送时间戳数据

tcpCliSock.close() #关闭与客户端的连接
tcpSerSock.close() #关闭服务器socket

服务器端代码首先创建了一个 TCP 套接字，并将其绑定到空主机地址（即所有可用地址）和指定端口 21567。通过 listen(5) 设置监听队列长度为 5。在无限循环中，服务器调用 accept() 阻塞等待客户端连接。一旦连接建立，服务器进入另一个循环，接收客户端发送的数据。如果接收到的数据为空（表示客户端断开），则跳出循环并关闭该客户端的套接字。服务器将接收到的数据与当前时间戳拼接后发送回客户端。

客户端代码

#coding:utf-8
from socket import *

print("=====================TCP客户端=====================");

HOST = '127.0.0.1' #服务器ip地址，等价于localhost
PORT = 21567 #通信端口号
BUFSIZ = 1024 #接收数据缓冲大小
ADDR = (HOST, PORT)

tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) #创建客户端套接字
tcpCliSock.connect(ADDR) #发起TCP连接

while True:
  data = raw_input('> ')  #接收用户输入
  if not data: #如果用户输入为空，直接回车就会发送""，""就是代表false
    break
  tcpCliSock.send(data)  #客户端发送消息
  data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)  #接收回应消息，接收到的是字节数组
  if not data:  #如果接收服务器信息失败，或没有消息回应
    break
  print(data) #打印回应消息

tcpCliSock.close() #关闭客户端socket

客户端代码连接到本地回环地址 127.0.0.1 的 21567 端口。使用 raw_input() 获取用户输入，并通过 send() 方法将数据发送给服务器。随后，客户端调用 recv() 接收服务器的响应（包含时间戳），并将其打印出来。如果服务器断开连接，recv() 将返回空字节，客户端随之退出循环并关闭连接。

Python 3 环境下的适配与差异

在 Python 3 中，字符串（str）与字节数组（bytes）的区别变得严格。socket 通信要求发送和接收的数据必须是字节数组。因此，在 Python 3 中实现时，需要进行显式的编码和解码操作。

服务器端适配

#coding:utf-8
from socket import *
from time import ctime

print("=====================时间戳TCP服务器=====================");

HOST = '127.0.0.1' #主机号为空白表示可以使用任何可用的地址。
PORT = 21567 #端口号
BUFSIZ = 1024 #接收数据缓冲大小
ADDR = (HOST, PORT)

tcpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) #创建TCP服务器套接字
tcpSerSock.bind(ADDR) #套接字与地址绑定
tcpSerSock.listen(5) #监听连接，同时连接请求的最大数目

while True:
  print('等待客户端的连接...')
  tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept()  #接收客户端连接请求
  print('取得连接:', addr)

  while True:
    data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ) #连续接收指定字节的数据，接收到的是字节数组
    if not data: #如果数据空白，则表示客户端退出，所以退出接收
      break
    #tcpCliSock.send('[%s] %s' % (bytes(ctime(), 'utf-8'), data))
    tcpCliSock.send(bytes('[%s] %s' % (ctime(), data.decode('utf-8')), 'utf-8')) #向客户端发送时间戳数据，必须发送字节数组

tcpCliSock.close() #关闭与客户端的连接
tcpSerSock.close() #关闭服务器socket

在 Python 3 的服务器端，关键变化在于 send() 方法。由于 ctime() 返回的是字符串，而 data 是字节数组，直接拼接会导致类型错误。因此，代码中先将 data 解码为字符串（data.decode('utf-8')），与时间戳拼接成完整字符串，再使用 bytes(..., 'utf-8') 将其编码为字节数组后发送。

客户端端适配

#coding:utf-8
from socket import *

print("=====================TCP客户端=====================");

HOST = '127.0.0.1' #服务器ip地址，等价于localhost
PORT = 21567 #通信端口号
BUFSIZ = 1024 #接收数据缓冲大小
ADDR = (HOST, PORT)

tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) #创建客户端套接字
tcpCliSock.connect(ADDR) #发起TCP连接

while True:
  data = input('> ')  #接收用户输入
  if not data: #如果用户输入为空，直接回车就会发送""，""就是代表false
    break
  tcpCliSock.send(bytes(data, 'utf-8'))  #客户端发送消息，必须发送字节数组
  data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)  #接收回应消息，接收到的是字节数组
  if not data:  #如果接收服务器信息失败，或没有消息回应
    break
  print(data.decode('utf-8')) #打印回应消息，或者str(data,"utf-8")

tcpCliSock.close() #关闭客户端socket

客户端端的适配同样涉及编码和解码。用户输入通过 input() 获取（Python 3 中 raw_input 已更名为 input），发送前使用 bytes(data, 'utf-8') 编码为字节数组。接收到的响应数据也是字节数组，因此打印前需要调用 decode('utf-8') 将其转换为字符串，以便正确显示。

运行步骤与注意事项

要成功运行上述程序，请遵循以下步骤：

1. 启动服务器：首先运行服务器端代码。服务器将监听指定端口，直到有客户端连接。
2. 启动客户端：在另一个终端或命令行窗口中运行客户端代码。客户端将尝试连接到服务器的 IP 和端口。
3. 交互测试：在客户端输入文本并回车，服务器将接收数据，附加当前时间戳，并将结果发送回客户端。客户端将显示包含时间戳的响应信息。
4. 结束通信：在客户端直接回车（不输入任何内容），程序将检测到空数据并退出循环，关闭连接。服务器端也会检测到客户端断开，关闭该客户端的套接字，并继续等待下一个连接。

需要注意的是，服务器端的 HOST 设置为空字符串时，表示监听所有可用的网络接口。如果指定为 '127.0.0.1'，则仅监听本地回环地址。在实际部署中，应根据安全需求选择合适的绑定地址。

以上就是 Python 使用 socket 创建 TCP 服务器和客户端的详细内容，更多关于 Python 网络编程的资料请关注本站其它相关文章！