欢迎关注 “小白玩转Python”，发现更多 “有趣”

本篇文章分享如何用相当简洁的 Python 代码制作一个简单的聊天应用程序。更重要的是，我已经实现了没有任何第三方依赖的代码！

首先，我创建了一个聊天服务器，通过它可以接收来自希望进行通信的客户机的传入请求。为此，我使用了很好的 ole’sockets 和一些多线程。使用像 Twisted 和 SocketServer 这样的框架是一种选择，但是对于像我们这样简单的软件来说，功能似乎有点太庞大了。

服务器

以下是我们如何开始我们的服务器脚本（对于这个应用程序，只有两个脚本：一个用于服务器，另一个用于客户端)）：

#!/usr/bin/env python3
"""Server for multithreaded (asynchronous) chat application."""
from socket import AF_INET, socket, SOCK_STREAM
from threading import Thread

为此我们将使用 TCP sockets，因此我们使用 AF_INET 和 SOCK_STREAM 标志。我们通过 UDP sockets 使用它们，因为它们更像电话通讯，在通信开始之前接收者必须批准传入的连接，而 UDP sockets 更像是邮件类型（任何人都可以向任何地址为他/她知道的接收者发送邮件） ，所以它们在通信开始之前并不真正需要建立连接。显然，TCP 比 UDP 更适合我们的目的，因此我们使用它们。

在导入之后，我们设置了一些常量供以后使用：

clients = {}
addresses = {}
HOST = ''
PORT = 33000
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)
SERVER = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
SERVER.bind(ADDR)

现在，我们将服务分解为接受新的连接、广播消息和处理特定的客户端。让我们从接受新的连接开始：

def accept_incoming_connections():"""Sets up handling for incoming clients."""while True:client, client_address = SERVER.accept()print("%s:%s has connected." % client_address)client.send(bytes("Greetings from the cave!"+"Now type your name and press enter!", "utf8"))addresses[client] = client_addressThread(target=handle_client, args=(client,)).start()

这只是一个永远等待传入连接的循环，一旦得到一个连接，它就记录连接(打印一些连接细节)并向连接的客户端发送一条欢迎消息。然后它将客户端的地址存储在字典 addresses 中，然后启动该客户端的处理线程。当然，我们还没有为此定义目标函数 handle_client() ，但是我们是这样做的：

def handle_client(client):  # Takes client socket as argument."""Handles a single client connection."""name = client.recv(BUFSIZ).decode("utf8")welcome = 'Welcome %s! If you ever want to quit, type {quit} to exit.' % nameclient.send(bytes(welcome, "utf8"))msg = "%s has joined the chat!" % namebroadcast(bytes(msg, "utf8"))clients[client] = namewhile True:msg = client.recv(BUFSIZ)if msg != bytes("{quit}", "utf8"):broadcast(msg, name+": ")else:client.send(bytes("{quit}", "utf8"))client.close()del clients[client]broadcast(bytes("%s has left the chat." % name, "utf8"))break

当然，在我们给新客户发送欢迎信息后，它会回复一个他/她想用来进一步交流的名字。在 handle_client()函数中，我们要做的第一个任务是保存这个名称，然后根据进一步的指示向客户机发送另一条消息。在这之后是通信的主循环：在这里我们接收来自客户端的进一步消息，如果消息中没有包含退出指令，我们只需将消息广播给其他连接的客户端(我们将在稍后定义广播方法)。如果我们确实遇到带有退出指令的消息(例如，客户端发送{ quit }) ，我们将相同的消息回发给客户端(它在客户端触发关闭操作) ，然后关闭它的连接套接字。然后，我们通过删除客户端的条目来进行一些清理，最后给这个特定的人已经离开会话的其他联系人一个响应。

现在来看看我们的 broadcast()函数：

def broadcast(msg, prefix=""):  # prefix is for name identification."""Broadcasts a message to all the clients."""for sock in clients:sock.send(bytes(prefix, "utf8")+msg)

这几乎是不言自明的，它只是将 msg 发送给所有连接的客户机，并在必要时添加一个可选的 prefix。我们确实在 handle_client() 函数中为 broadcast() 传递了一个 prefix，我们这样做是为了让人们能够准确地看到特定消息的发送者是谁。

这就是我们服务器所需的全部功能。最后，我们放入一些代码来启动我们的服务器并侦听传入的连接：

if __name__ == "__main__":SERVER.listen(5)  # Listens for 5 connections at max.print("Waiting for connection...")ACCEPT_THREAD = Thread(target=accept_incoming_connections)ACCEPT_THREAD.start()  # Starts the infinite loop.ACCEPT_THREAD.join()SERVER.close()

我们 join() ACCEPT_THREAD，这样主脚本就会等待它完成，而不会跳到下一行，下一行将关闭服务器。

客户端

这是更有趣的，因为我们将编写一个 GUI！我们使用 Tkinter，Python 的“batteries included”GUI 构建工具来实现我们的目的。让我们先做一些导入：

#!/usr/bin/env python3
"""Script for Tkinter GUI chat client."""
from socket import AF_INET, socket, SOCK_STREAM
from threading import Thread
import tkinter

现在我们将编写处理消息发送和接收的函数：

def receive():"""Handles receiving of messages."""while True:try:msg = client_socket.recv(BUFSIZ).decode("utf8")msg_list.insert(tkinter.END, msg)except OSError:  # Possibly client has left the chat.break

为什么又是一个无限循环？因为我们将不确定地接收信息，并且与我们如何以及何时发送信息无关。我们不希望这是一个对讲机聊天应用程序，只能发送或接收在一个时间; 我们希望接收消息时，我们可以，并发送他们当我们想。循环中的功能非常简单; recv()是阻塞部分。它会停止执行，直到它接收到一条消息，当它接收到消息时，我们继续前进，并将消息附加到 msg list 中。我们将很快定义 msg_list，它基本上是 Tkinter 的一个特性，用于在屏幕上显示消息列表。

接下来，我们定义 send() 函数：

def send(event=None):  # event is passed by binders."""Handles sending of messages."""msg = my_msg.get()my_msg.set("")  # Clears input field.client_socket.send(bytes(msg, "utf8"))if msg == "{quit}":client_socket.close()top.quit()

我们使用 event 作为参数，因为当图形用户界面上的 send 按钮被按下时，Tkinter 会隐式地传递事件。my_msg 是 GUI 上的输入字段，因此我们提取要发送给我们的消息 g msg = my_msg.get()。之后，我们清除输入字段，然后将消息发送到服务器，正如我们之前看到的，服务器将此消息广播到所有客户机(如果它不是退出消息)。如果是退出消息，我们关闭 socket，然后关闭 GUI 应用程序(通过 top.close())

我们定义了另一个函数，当我们选择关闭 GUI 窗口时，它将被调用。这是一个类似于关闭前清理的函数，应该在 GUI 关闭前关闭 socket 连接：

def on_closing(event=None):"""This function is to be called when the window is closed."""my_msg.set("{quit}")send()

这将输入字段设置为{ quit } ，然后调用 send() ，这样可以按预期工作。现在我们开始在主命名空间(即任何函数之外)构建 GUI。我们首先定义顶级小部件并设置它的标题：

top = tkinter.Tk()
top.title("Chatter")

然后我们创建一个框架来保存消息列表。接下来，我们创建一个字符串变量，主要用于存储我们从输入字段获得的值(我们将很快定义这个值)。我们将该变量设置为“在这里键入您的消息”提示用户写下他们的信息。然后，我们创建一个滚动条来滚动这个消息框。下面是代码：

messages_frame = tkinter.Frame(top)
my_msg = tkinter.StringVar()  # For the messages to be sent.
my_msg.set("Type your messages here.")
scrollbar = tkinter.Scrollbar(messages_frame)  # To navigate through past messages.

现在我们定义消息列表，它将存储在 messages_frame 中，然后将我们创建的所有内容(在适当的位置)打包：

msg_list = tkinter.Listbox(messages_frame, height=15, width=50, yscrollcommand=scrollbar.set)
scrollbar.pack(side=tkinter.RIGHT, fill=tkinter.Y)
msg_list.pack(side=tkinter.LEFT, fill=tkinter.BOTH)
msg_list.pack()
messages_frame.pack()

然后，我们创建输入字段，让用户输入他们的消息，并将其绑定到上面定义的字符串变量。我们还将其绑定到 send()函数，以便每当用户按下 return 键时，消息就被发送到服务器。接下来，如果用户希望通过单击发送消息，我们将创建 send 按钮。同样，我们将单击此按钮绑定到 send()函数。同时我们也包装我们刚刚创建的所有东西。此外，不要忘记使用 on_closing() 的清理函数，当用户希望关闭 GUI 窗口时，应该调用这个函数。我们使用 top 的 protocol 方法来实现。下面是所有这些的代码：

entry_field = tkinter.Entry(top, textvariable=my_msg)
entry_field.bind("<Return>", send)
entry_field.pack()
send_button = tkinter.Button(top, text="Send", command=send)
send_button.pack()
top.protocol("WM_DELETE_WINDOW", on_closing)

现在差不多完成了。我们还没有编写连接到服务器的代码。为此，我们必须向用户询问服务器的地址。我只需要使用 input()就可以做到这一点，因此在 GUI 开始之前，用户会收到一些命令行提示，询问主机地址。这可能有点不方便，您可以为此添加图形用户界面。下面是我的代码：

HOST = input('Enter host: ')
PORT = input('Enter port: ')
if not PORT:PORT = 33000  # Default value.
else:PORT = int(PORT)
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)
client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
client_socket.connect(ADDR)

一旦我们得到地址并创建一个 socket 连接到它，我们就开始线程接收消息，然后我们的 GUI 应用程序的主循环：

receive_thread = Thread(target=receive)
receive_thread.start()
tkinter.mainloop()  # Starts GUI execution.

这样！我们已经编写了聊天应用程序。

演示

在多台计算机上进行测试感觉很棒。当然，您可以在同一台机器上运行服务器和客户机进行测试(在客户端中使用127.0.0.1 for HOST) ，但是看到不同计算机之间实时进行通信感觉非常棒。服务器脚本将记录访问它的 IP 地址，客户端脚本将生成一个 GUI (在询问主机地址之后) ，类似于下面的屏幕截图：

客户端 GUI

连接到同一服务器的另一个客户端

·  END  ·

HAPPY LIFE