面试题：Python中多线程TCP服务器的基础实现

Question

请用Python代码实现一个简单的多线程TCP服务器，要求能够接收客户端连接，并且可以处理多个客户端的并发请求，简述每个部分代码的作用。

Answer 1

import socket
import threading


def handle_client(client_socket, client_address):
    try:
        print(f"与 {client_address} 建立连接")
        while True:
            data = client_socket.recv(1024)
            if not data:
                break
            print(f"收到来自 {client_address} 的数据: {data.decode('utf-8')}")
            client_socket.sendall(b"数据已收到")
    except Exception as e:
        print(f"处理客户端 {client_address} 时发生错误: {e}")
    finally:
        client_socket.close()


def main():
    server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    server_address = ('localhost', 12345)
    server_socket.bind(server_address)
    server_socket.listen(5)
    print("服务器正在监听 {}:{}".format(*server_address))

    while True:
        client_socket, client_address = server_socket.accept()
        client_thread = threading.Thread(target=handle_client, args=(client_socket, client_address))
        client_thread.start()


if __name__ == "__main__":
    main()

• 导入模块：

  import socket
  import threading
  

  socket 模块用于网络通信，threading 模块用于多线程处理。

• 定义处理客户端连接的函数：

  def handle_client(client_socket, client_address):
      try:
          print(f"与 {client_address} 建立连接")
          while True:
              data = client_socket.recv(1024)
              if not data:
                  break
              print(f"收到来自 {client_address} 的数据: {data.decode('utf-8')}")
              client_socket.sendall(b"数据已收到")
      except Exception as e:
          print(f"处理客户端 {client_address} 时发生错误: {e}")
      finally:
          client_socket.close()
  

  • handle_client 函数接受客户端套接字和客户端地址作为参数。
  • try 块中，打印连接信息，然后通过循环接收客户端数据，接收到数据后打印并回发确认信息。
  • except 块捕获处理客户端过程中的异常并打印错误信息。
  • finally 块确保无论是否发生异常，最终都关闭客户端套接字。

• 定义主函数：

  def main():
      server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
      server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
      server_address = ('localhost', 12345)
      server_socket.bind(server_address)
      server_socket.listen(5)
      print("服务器正在监听 {}:{}".format(*server_address))
  
      while True:
          client_socket, client_address = server_socket.accept()
          client_thread = threading.Thread(target=handle_client, args=(client_socket, client_address))
          client_thread.start()
  

  • 创建一个基于IPv4（AF_INET）和TCP协议（SOCK_STREAM）的套接字对象 server_socket。
  • 设置套接字选项 SO_REUSEADDR 为1，允许在程序重启时重用相同的地址和端口。
  • 绑定服务器地址（localhost 和端口 12345）。
  • 开始监听，最大允许5个未完成的连接。
  • 通过无限循环接受客户端连接，每当有新连接时，创建一个新线程来处理该客户端，线程目标函数为 handle_client，并传入客户端套接字和客户端地址作为参数。

• 程序入口：

  if __name__ == "__main__":
      main()
  

  确保当脚本直接运行时，调用 main 函数启动服务器。