[Python]用UI展示一個簡單的即時通系統 - 使用Socket

我們那個很有想法的老闆，最近又想了一個新點子，希望我們的設備，可以讓遠端的2台裝置，互相溝通。一開始我想法是，有困難。以我們現有的設備都是走單機版，且利用網路2層結構來說，是很難的。首先我就不知道遠端那個設備在哪裡，IP，Gateway怎給我，等等。

但是後來我想想，站在軟體角度，如果像是teamviewer那種架構，或是類似line聊天軟體，根本不需要知道對方的IP/Gateway，一樣可以連線溝通啊。而且我們設備上層還是軟體架構，如果用軟體架構實現，再去透過抓包解析後設定到硬體，這樣路就通了。所以想說利用Python來快速實做一下聊天軟體，OK的話再回去C++/C# AP那邊添加功能。

簡單來說，就是有一個中央負責處理轉發的Server，以及連線到Server的許多的Client。Client之間，只需要利用ID來識別，就可以傳送資料。就像是聊天軟體一樣簡單達到需求。

「架構規劃與定義」

流程大概就是幾個client端連線之後，可以看到彼此，進而傳遞訊息，因此我畫出底下的圖代表。Server由上而下有時間的順序。

根據上面的圖，可以看出主要溝通訊息可以分成四類：connect(紅)，friends(藍)，message(綠)，disconnect(黃)。原先想用類似C++ structure方式組包來送訊息，但因為這單純聊天比較簡單，只有幾種型態，我就以純文字方式定義就好。訊息中夾帶多組參數，會以"/"隔開。不用反斜線，因為會有跳脫字元問題。

• 。connect：Client發連線訊息給Server，夾帶name訊息。Server會建立新連線。
connect/name:Client1

• 。friends：Server接收到connect/disconnect訊息時，會整理朋友列表清單，傳送給所有Client。
friends/client1/client2

• 。message：Client1傳送聊天訊息給Server，Server根據來源目的，轉發給Client2。
message/to:Client2/from:Client1/hello

• 。disconnect：Client發斷線訊息給Server，夾帶name訊息。Server會斷開Client連線。
disconnect/name:Client1

「實做部分」

要做到這樣效果，是利用Socket。Python在使用socket上是非常非常方便的。Socket Server/Client的寫法網路上已經一堆了，如何連線，傳送接受，斷線就不用敘述了，底下就說明幾個方向。

Server部分：

      Server需要接收很多連線，故我寫一個簡單class去記錄每一個connection的handle, portnum, 以及名稱，然後把每個connection class去append到一個connection list中，形成一個client列表。我定義Server是被動部分，有連線或是命令進來才有相對應反應，本身不會自己主動發什麼訊息的。因此接收部分，共會接收到三種命令：

1. 連線命令：
• 格式
connect/name:client1
• 處理：分析出client名稱之後，保存至connection list
• 反應
1. Server對此client回傳message訊息當做回應，內容為"Hello clientname"
2. Server根據connection list清單建立friends訊息，回傳給所有connection
2. 斷線命令：
• 格式
disconnect/name:client1
• 處理：分析出client名稱之後，從connection list中移除，並關閉連線
• 反應：Server根據重整後的connection list清單，建立friends訊息，回傳給所有connection
3. 訊息命令：
• 格式
message/to:client2/from:client1/hello
• 處理：分析出給那個client名稱，並在connection list清單找到目的client
• 反應
1. Server將message訊息轉發給目的client
2. Server將message訊息轉發給來源client

Client部分：

    Client部分除了主動向Server傳送訊息之外，還會接收來自於Server的回應。傳送部分有三個命令：

1. 連線命令：
• 格式
connect/name:client1
• 處理：將自己的名稱(ID)，組成命令之後，發送至Server
2. 斷線命令：
• 格式
disconnect/name:client1
• 處理：用戶按下close之後，將自己的名稱(ID)，組成命令之後，發送至Server
3. 訊息命令：
• 格式
message/to:client2/from:client1/hello
• 處理：根據用戶選擇的目的client，自己的ID以及要傳送的訊息，組成命令之後，發送至Server

而接收部分也有三個命令：

1. 朋友清單命令：
• 格式
friends/client1/client2/......
• 處理：分析出每個client名稱
• 反應：添加至朋友清單
2. 斷線確認命令：
• 格式
disconnect/name:client1
• 處理：確保Server回應這個client斷線，表示Server已經把client從清單中移除並斷線
• 反應：關閉視窗
3. 訊息命令：
• 格式
message/to:client2/from:client1/hello
• 處理：分析出給來自那個client名稱，以及訊息內容。
• 反應：顯示在螢幕上

「結果呈現部分」

根據上面定義，實做出畫面。然後覺得server如果是command也太單調，所以也弄了一個界面，就大概長下圖這樣。用界面呈現是因為command視窗不好表現thread，因為畫面被等待輸入lock，但背後有命令進來，輸入畫面會跑掉不好看。

一個Server，以及可以支援多個Client。有多個連線之後，Client可以跟線上其他Client丟訊息，被丟訊息的Client也會看到是誰來的。編碼用utf-8，就可以支援中文：

當我將其中一個連線關閉時，另一個client端也會同步更新清單，可以看見斷線的client被移除了。

「腳本下載」

。Server
。Client

「後記」

。Server沒有考量到複雜度，所以當client需求多的時候，效率應該會很差。以展示來說應該夠了。
。Server沒有太多功能，重新連線，踢掉Client等功能沒做。界面上只有記錄而已，有單調
。Client因為簡單展示，沒使用帳號密碼登入。
。結構可以再定義更多，比方說分組。
。雖然腳本開始有判斷Python2/3，但實際上只在Python 2.7跑過，版本3應該會有問題
。還很多沒考量的......