代码收藏家 用 Python 实现的简易实时聊天系统
本文将介绍如何使用 Python 创建一个简易的实时聊天系统。我们将使用 socket 库实现服务器和客户端的通信，服务器端负责接收来自客户端的消息并将其广播到所有连接的客户端。客户端通过控制台输入消息，并实时接收来自其他用户的消息。
项目结构
/chat-app
│
├── /server.py # 服务器端代码
├── /client.py # 客户端代码
└── README.md # 使用说明
1. 创建实时聊天服务器端
server.py — 服务器端代码
服务器端使用 socket 库创建一个 TCP 服务器，监听客户端的连接请求。当客户端发送消息时，服务器将会把消息广播给所有已连接的客户端。
import socket
import threading
# 服务器配置
HOST = 'localhost' # 服务器IP地址
PORT = 12345 # 服务器端口号
# 保存所有客户端的连接对象
clients = []
# 广播消息给所有连接的客户端
def broadcast(message, client):
for c in clients:
if c != client:
try:
c.send(message)
except:
clients.remove(c)
# 处理每个客户端的连接
def handle_client(client):
while True:
try:
message = client.recv(1024) # 接收客户端消息
if message:
print(f"收到消息: {message.decode('utf-8')}")
broadcast(message, client) # 将消息广播给所有其他客户端
except:
# 发生错误时移除客户端连接
clients.remove(client)
client.close()
break
# 启动服务器
def start_server():
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind((HOST, PORT))
server_socket.listen(5)
print(f"服务器启动，等待客户端连接… (IP: {HOST}, PORT: {PORT})")
while True:
client, addr = server_socket.accept()
print(f"客户端 {addr} 已连接")
clients.append(client)
# 为每个客户端启动一个线程
thread = threading.Thread(target=handle_client, args=(client,))
thread.start()
if __name__ == "__main__":
start_server()
2. 创建实时聊天客户端
client.py — 客户端代码
客户端会连接到服务器并通过控制台输入消息。每当接收到来自服务器的消息时，客户端会实时打印到控制台。
import socket
import threading
# 服务器配置
HOST = 'localhost' # 服务器IP地址
PORT = 12345 # 服务器端口号
# 接收消息的线程
def receive_messages(client):
while True:
try:
message = client.recv(1024) # 接收服务器发来的消息
print(f"收到消息: {message.decode('utf-8')}")
except:
print("连接中断，无法接收消息")
break
# 发送消息到服务器
def send_messages(client):
while True:
message = input() # 从控制台输入消息
client.send(message.encode('utf-8')) # 发送消息到服务器
# 启动客户端
def start_client():
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect((HOST, PORT)) # 连接到服务器
print(f"连接到服务器 {HOST}:{PORT}")
# 启动接收消息的线程
receive_thread = threading.Thread(target=receive_messages, args=(client_socket,))
receive_thread.start()
# 启动发送消息的线程
send_thread = threading.Thread(target=send_messages, args=(client_socket,))
send_thread.start()
if __name__ == "__main__":
start_client()
3. 编译与运行
3.1 编译与运行服务器端
1.打开终端或命令行窗口，进入项目目录，运行以下命令启动服务器端：
python server.py
2.服务器启动后，将会监听来自客户端的连接请求。
3.2 编译与运行客户端
3.打开一个或多个新的终端/命令行窗口，进入同样的项目目录，运行以下命令启动客户端：
python client.py
4.客户端将连接到服务器并能够通过控制台发送消息。同时，客户端会接收到来自服务器的广播消息。
4. 使用说明
5.启动聊天服务器：
6.运行 python server.py 启动聊天服务器，服务器将监听 localhost:12345 端口，等待客户端连接。
7.连接到服务器：
8.运行 python client.py 启动客户端。多个客户端可以通过这个命令连接到同一个服务器。
9.发送和接收消息：
10.在客户端控制台输入消息并按回车，消息将被发送到服务器，并通过广播机制发送到所有连接的客户端。
11.每个客户端都会显示接收到的其他客户端发送的消息。
12.退出客户端：
13.客户端可以通过关闭终端窗口或按 Ctrl+C 来退出程序。
5. 代码解析
服务器端 (server.py):
14.socket.socket()：用于创建一个服务器端的 Socket 对象，指定使用 IPv4 和 TCP 协议。
15.server_socket.bind()：将服务器 Socket 与指定的 IP 地址和端口绑定。
16.server_socket.listen()：启动监听，等待客户端连接。
17.client.recv()：接收客户端发送的消息。
18.threading.Thread()：为每个客户端创建一个新线程处理其消息，确保多个客户端可以并行通信。
客户端 (client.py):
19.socket.socket()：创建一个客户端的 Socket 对象，用于与服务器进行通信。
20.client.connect()：连接到指定的服务器地址和端口。
21.client.recv()：接收从服务器发送的消息。
22.input()：从控制台读取用户输入的消息。
23.threading.Thread()：为接收和发送消息创建不同的线程，使得客户端能够同时进行消息接收和发送。
6. 注意事项
24.线程安全：为了确保服务器能够正确处理多个客户端的消息，我们使用了多线程。每当有新的客户端连接时，都会为该客户端启动一个新的线程，独立处理该客户端的消息。
25.错误处理：在服务器端，当客户端断开连接或发生错误时，客户端会被从 clients 列表中移除，避免广播时发生异常。
26.并发性能：本实现适用于小规模聊天应用。对于更高并发的应用，可以考虑使用更复杂的异步框架，如 asyncio 或 twisted。
7. 扩展功能建议
27.用户身份管理：为每个客户端分配一个唯一的用户名，消息显示时包含用户名。
28.聊天室功能：支持多个聊天室，每个聊天室有不同的主题，客户端可以选择加入不同的聊天室。
29.图形用户界面（GUI）：使用 Tkinter 或其他 GUI 库构建图形界面，提升用户体验。
30.聊天记录存储：将聊天记录存储到文件中，方便日后查看。
31.消息加密：为聊天内容添加加密，提升消息的安全性。
作者：安丨
