一、什么是TCP协议

  TCP 协议则是建立在 IP 协议之上的。TCP 协议负责在两台计算机之间建立可靠连接，保证数据包按顺序达到。TCP 协议会通过 3 次握手建立可靠连接。然后需要对每个 IP 包进行编号，确保对方按顺序收到，如果包丢了，就自动重发。一个 TCP 报文来了以后，到底是交给那个程序，就需要端口号来区分。每个网络程序都向操作系统申请一个端口号。这样，两个进程在两台计算机之间建立网络连接就需要各自的 IP 地址和各自的端口号。一个进程也可以能同时与多个计算机建立连接，因此它会申请多个端口。

TCP 每次发送一个数据包，对方都要进行确认，保证数据准确到达对象（不需要应用程序来做这件事，操作系统会自动来做）；

TCP 通信的过程中，可以想象成这个虚拟的通道正在占用，不允许其它人来发送结束；

TCP 只需要建立一次连接，之后只需要发送数据，而不需要填写对象的 IP 和 PORT；

二、创建TCP服务器

  创建 TCP 服务器的伪代码如下：

import socket                   # 导入socket模块

ss =  socket.socket()           # 创建服务器套接字
ss.bind()                       # 套接字与地址绑定
ss.listen()                     # 监听连接

while True:                     # 监听连接
    cs = ss.accept()            # 接收客户端连接
    while True:                 # 通信循环
        cs.recv()/cs.send()     # 对话（接收/发送）
    cs.close()                  # 关闭客户端套接字

ss.close()                      # 关闭服务器套接字

  所有套接字都是通过使用 socket.socket() 函数来创建的。因为服务器需要占用一个端口并等待客户端的请求，所以它们必须绑定到一个本地地址。特别地，TCP 服务器必须监听（传入）的连接。

  调用 accept() 方法之后，就开启了一个简单的（单线程）服务器，它会等待客户端的连接。默认情况下，accept() 是阻塞的，这意味着指定将被暂停，直到一个连接到达。一旦服务器接收一个连接，就会返回（利用 accept()）一个独立的客户端套接字，用来与即将到来的消息交换。当一个传入的请求到达时，服务器会创建一个新的通信接口来直接与客户端进行通信，再次空出主要的端口，以使其接收新的客户端连接。

  一旦创建了临时套接字，通信就可以开始，通过使用这个新的套接字，客户端与服务器就可以开始参与发送和接收的对话中，直达连接终止。当一方关闭连接或者向对方发送一个空字符串时，通常就会关闭连接。

from socket import socket
from socket import AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR
from time import ctime

HOST = "127.0.0.1"
PORT = 8080
ADDRESS = (HOST, PORT)

tcp_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)               # 创建服务器套接字
tcp_server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)      # 解决端口占用问题
tcp_server.bind(ADDRESS)                                # 套接字与地址绑定
tcp_server.listen(5)                                    # 监听连接，最大挂起连接数为5

while True:                                             # 监听连接
    print("waiting for connection...")
    connection, address = tcp_server.accept()           # 接收客户端连接
    print("...connection from: ", address)

    while True:                                         # 通信循环
        try:
            recv_data = connection.recv(1024)           # 服务端接收消息，单次最大接收为1024个字节
            # 在Linux系统中，一旦data收到空，意味着是一种异常的行为：客户端非法断开连接
            if not recv_data:                           # 适用于Linux系统
                break
            print(f"收到客户端【{address}】发送的数据：{recv_data.decode('utf-8')}")
            connection.send(f"【{ctime()}】 {recv_data.decode('utf-8')}".encode("utf-8"))  # 服务端发送消息
        except ConnectionResetError:                    # 适用于Windows系统
            break

    connection.close()                                  # 关闭连接

tcp_server.close()                                      # 关闭服务器套接字

  在代码中，一个客户端连接关闭之后，服务器就会等到另一个客户端连接。

三、创建TCP客户端

  创建 TCP 服务器的伪代码如下：

import socket               # 导入socket模块

cs =  socket.socket()       # 创建客户端套接字
cs.connect()                # 尝试连接服务器

while True:                 # 通信循环
    cs.send()/cs.recv()     # 对话（发送/接收）

cs.close()                  # 关闭客户端套接字

  所有套接字都是利用 socket.socket() 创建的。然而，一旦客户端拥有了一个套接字，它就可以利用套接字的 connect() 方法直接创建一个到服务器的连接。当连接建立之后，它就可以直接参与到与服务器的一个对话中。最后，一旦客户端完成了它的事务，它就可以关闭套接字，终止此次连接。

from socket import socket
from socket import AF_INET, SOCK_STREAM

HOST = "127.0.0.1"
PORT = 8080
ADDRESS = (HOST, PORT)

tcp_client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)               # 创建客户端套接字
tcp_client.connect(ADDRESS)                             # 尝试连接服务器

while True:                                             # 通信循环
    send_data = input("请输入要发送的数据: ").strip()
    if not send_data:                                   # 按空格、回车等键结束连接
        break
    tcp_client.send(send_data.encode("utf-8"))          # 客户端发送数据，不允许发送空数据

    recv_data = tcp_client.recv(1024)                   # 客户端接收数据，单次最大接收为1024个字节
    if not recv_data:
        break
    print(f"收到服务端【{ADDRESS}】返回的数据：{recv_data.decode('utf-8')}")

tcp_client.close()                                      # 关闭客户端套接字

四、执行TCP服务器和客户端

  如果先运行客户端，那么将无法进行任何连接，因为没有服务器等待接受请求。服务器可以视为一个被动伙伴，因为必须首先建立自己，然后被动的等待连接。另一方面，客户端是一个主动的合作伙伴，因为它主动发起一个连接。换句话说，首先启动服务器（在任何客户端试图连接之前）。

  在开发中，创建这种 “友好的” 退出方式的一种方法就是，将服务器的 while 循环放在一个 try-except 语句中的 except 子句中，并监控 EOFError 或 KeyboardInterrupt 异常，这样你就可以在 except 或 finally 子句中关闭服务器的套接字。