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校园内网 TCP 消息通信实训——服务器端
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运行位置：教师机，或者两人小组中担任“服务器”的A机。

主要功能：
1. 在本机5000端口监听TCP连接；
2. 接收客户端发送的一行UTF-8文本；
3. 在终端显示客户端IP、临时端口和消息；
4. 向客户端返回确认消息；
5. 处理完一个客户端后继续等待下一个客户端。

运行命令：
    python tcp_server.py

停止服务器：
    在终端中按Ctrl+C。

教学重点：
- bind、listen、accept、recv、sendall的作用；
- IP地址和端口共同确定通信端点；
- TCP是字节流，不自带“消息边界”；
- 本例约定换行符\\n表示一条消息结束。
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import socket


# 0.0.0.0表示监听本机所有IPv4网卡。
# 客户端必须填写服务器通过ipconfig查到的真实IPv4地址。
HOST = "0.0.0.0"

# 必须与tcp_client.py中的PORT一致。
PORT = 5000

# listen(backlog)允许操作系统暂存尚未被accept处理的连接请求数量。
# 本服务器仍按顺序处理客户端，并不是多线程并发服务器。
BACKLOG = 20

# 单条课堂消息最大字节数，防止客户端无限发送导致内存持续增长。
MAX_MESSAGE_BYTES = 4096


def recv_line(conn: socket.socket) -> str:
    """持续接收字节，直到读取到换行符，并返回一行UTF-8文本。"""

    buffer = bytearray()

    while b"\n" not in buffer:
        # recv(1024)最多读取1024字节，但不保证一次拿到完整消息。
        chunk = conn.recv(1024)

        # recv返回空字节，表示对方已经关闭连接。
        if not chunk:
            raise ConnectionError("客户端在消息结束前关闭了连接")

        buffer.extend(chunk)

        if len(buffer) > MAX_MESSAGE_BYTES:
            raise ValueError("消息过长，超过4096字节的课堂限制")

    # partition按照第一个换行符把数据分为：消息、分隔符、剩余字节。
    line, _, _remaining = buffer.partition(b"\n")
    return line.decode("utf-8")


def handle_client(conn: socket.socket, address: tuple[str, int]) -> None:
    """处理一个客户端：接收一条消息，并回复一条确认消息。"""

    # address通常是(客户端IPv4, 客户端临时端口)。
    print(f"[CONNECT] 客户端 {address[0]}:{address[1]} 已连接")

    # 防止客户端连接后一直不发数据，让服务器永久阻塞。
    conn.settimeout(20)

    message = recv_line(conn)
    print(f"[RECV] 来自 {address[0]}：{message}")

    # Python字符串必须encode为字节后才能通过socket发送。
    # 回复末尾也添加换行符，告诉客户端“一条回复到这里结束”。
    reply = f"服务器已收到：{message}\n"
    conn.sendall(reply.encode("utf-8"))
    print(f"[SEND] 回复 {address[0]}：{reply.strip()}")


def main() -> None:
    """创建监听socket，并循环接待客户端。"""

    # AF_INET表示IPv4；SOCK_STREAM表示TCP字节流socket。
    with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as server:
        # 允许程序关闭后较快重新使用同一端口，方便课堂重复实验。
        server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

        # bind把本程序绑定到本机5000端口。
        server.bind((HOST, PORT))

        # listen把普通socket转换为监听socket。
        server.listen(BACKLOG)

        print("=" * 60)
        print("校园内网 TCP 消息服务器已启动")
        print(f"[LISTEN] TCP {HOST}:{PORT}")
        print("[FORMAT] 一条UTF-8文本，以换行符结束")
        print("[STOP  ] 按 Ctrl+C 关闭服务器")
        print("=" * 60)

        try:
            while True:
                # accept会阻塞等待连接；连接到来后返回：
                # conn：本次会话使用的socket；address：客户端地址。
                conn, address = server.accept()

                # 当前客户端处理结束后，with会自动关闭conn。
                with conn:
                    try:
                        handle_client(conn, address)
                    except (TimeoutError, ConnectionError, UnicodeDecodeError, ValueError) as exc:
                        print(f"[ERROR] 客户端 {address[0]} 处理失败：{exc}")

        except KeyboardInterrupt:
            print("\n[STOP] 收到Ctrl+C，TCP服务器已关闭。")


if __name__ == "__main__":
    main()