Python基础教程（八十一）网络编程之TCP：Python 网络编程圣杯，TCP 深度剖析与实战示例

深度解析 Python TCP 编程

1. TCP 核心特性

• 可靠传输：数据包排序、确认机制、超时重传
• 面向连接：通信前需通过三次握手建立稳定通道
• 流式传输：数据如字节流，无固定边界（需应用层协议定义）
• 流量控制：滑动窗口机制避免接收端过载

2. Python Socket API 精要

import socket

# 创建TCP套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

3. 基础示例：客户端/服务端交互

服务端代码：

server_socket.bind(('0.0.0.0', 8888))
server_socket.listen(5)  # 允许5个待连接队列

while True:
    client_socket, addr = server_socket.accept()  # 阻塞等待连接
    print(f"来自 {addr} 的连接")
    data = client_socket.recv(1024)  # 接收数据
    client_socket.send(b"Received: " + data)  # 回传数据
    client_socket.close()

客户端代码：

client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(('127.0.0.1', 8888))  # 连接服务端
client_socket.send(b"Hello TCP World!")  # 发送字节数据
response = client_socket.recv(1024)  # 接收响应
print("服务端响应:", response.decode())
client_socket.close()

4. 高并发处理方案

• 多线程/进程：为每个连接创建独立执行单元

from threading import Thread
def handle_client(client_socket):
    # ...处理逻辑...

while True:
    client, addr = server_socket.accept()
    Thread(target=handle_client, args=(client,)).start()

• I/O多路复用：使用 select/epoll 管理多个套接字
• 异步IO：asyncio 库实现协程并发（Python 3.4+）

5. 关键优化策略

• 长连接管理：复用连接避免频繁握手（如 HTTP Keep-Alive）
• 数据边界处理：采用定长包头或分隔符标识消息边界
• 缓冲区设置：合理调整 SO_RCVBUF/SO_SNDBUF 提升吞吐量
• 异常处理：捕获 ConnectionResetError 等网络异常

深度提示：TCP 的 "粘包" 问题本质是流式传输特性所致，需在应用层设计协议解决。常见方案包括：消息长度前缀法（如 struct.pack('>I', len(data)) + data）或使用特定分隔符（如 b'\r\n\r\n）。

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掌握 Python TCP 编程，不仅能构建自定义网络服务（如 RPC 框架、实时通信系统），更是理解 HTTP/数据库驱动等上层协议的基础。通过 socket 模块的灵活控制，开发者可在可靠传输基石上实现丰富应用逻辑。