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探秘 Python 网络编程：构建简单聊天服务器

news 来源：原创 2025/5/22 14:46:01

在计算机网络的世界里，网络编程是实现不同设备之间通信的关键技术。Python 凭借其简洁的语法和强大的库支持，在网络编程领域有着广泛的应用。无论是构建简单的聊天服务器，还是开发复杂的网络应用，Python 都能轻松胜任。

1 理论基础：套接字编程

套接字（Socket）是网络编程的基础概念，它是对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点的抽象。Python 的 socket 模块提供了创建和使用套接字的接口。在网络通信中，常见的套接字类型有 TCP 和 UDP。TCP 是一种面向连接的、可靠的传输协议，而 UDP 是一种无连接的、不可靠的传输协议。

2 构建 TCP 聊天服务器

2.1 服务器端代码

我们将使用 Python 的 socket 模块来创建一个 TCP 聊天服务器。服务器需要监听特定的端口，等待客户端的连接，并接收和转发客户端发送的消息。以下是服务器端的代码示例：

import socket
import threading

# 定义服务器地址和端口
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 12345

# 创建套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind((HOST, PORT))
server_socket.listen(5)

print(f"Server listening on {HOST}:{PORT}")

# 存储连接的客户端
clients = []

# 广播消息给所有客户端
def broadcast(message, client_socket):
    for client in clients:
        if client != client_socket:
            try:
                client.send(message)
            except:
                clients.remove(client)

# 处理客户端连接
def handle_client(client_socket):
    while True:
        try:
            message = client_socket.recv(1024)
            if not message:
                break
            print(f"Received message: {message.decode()}")
            broadcast(message, client_socket)
        except:
            break
    clients.remove(client_socket)
    client_socket.close()

# 主循环，接受客户端连接
while True:
    client_socket, client_address = server_socket.accept()
    print(f"Accepted connection from {client_address}")
    clients.append(client_socket)
    client_handler = threading.Thread(target=handle_client, args=(client_socket,))
    client_handler.start()

2.2 代码解释

创建套接字：使用 socket.socket() 创建一个 TCP 套接字。

绑定地址和端口：使用 bind() 方法将套接字绑定到指定的地址和端口。

监听连接：使用 listen() 方法使套接字进入监听状态，等待客户端的连接。

处理客户端连接：当有客户端连接时，使用 accept() 方法接受连接，并为每个客户端创建一个新的线程来处理通信。

广播消息：定义一个 broadcast() 函数，将接收到的消息广播给所有其他客户端。

处理客户端消息：在 handle_client() 函数中，不断接收客户端发送的消息，并调用 broadcast() 函数进行广播。

3 构建客户端

3.1 客户端代码

客户端需要连接到服务器，并发送和接收消息。以下是客户端的代码示例：

import socket
import threading

# 定义服务器地址和端口
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 12345

# 创建套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect((HOST, PORT))

# 接收消息
def receive_messages():
    while True:
        try:
            message = client_socket.recv(1024)
            if not message:
                break
            print(f"Received message: {message.decode()}")
        except:
            break

# 发送消息
def send_messages():
    while True:
        message = input()
        client_socket.send(message.encode())

# 启动接收和发送线程
receive_thread = threading.Thread(target=receive_messages)
receive_thread.start()

send_thread = threading.Thread(target=send_messages)
send_thread.start()