[Python]在同一台電腦上，使用 TCP/IP 讓兩個程式互相通訊

💻 在同一台電腦上讓程式互通：TCP/IP Socket 原理與實作

🧠 一、為什麼同一台電腦也能用 TCP/IP 通訊？

很多人以為 TCP/IP 只用在「跨網路」的通訊，其實不然。

TCP/IP 是一種協定（Protocol），而非實體連線。

當兩個程式使用 TCP/IP 時，它們其實透過作業系統內部的「回送介面（Loopback Interface）」來交換資料。

成果畫面

這個介面對應的 IP 是：

127.0.0.1 或 localhost

代表「我自己這台電腦」。

🔌 二、運作原理簡介

TCP（Transmission Control Protocol）是「可靠、連線導向」的協定。

它的通訊模型如下：

客戶端（Client） → 伺服器（Server）

1️⃣ 伺服器端

• 綁定（bind）在一個特定的 IP + Port
• 監聽（listen）連線
• 接收到請求後進入通訊（accept → recv → send）

2️⃣ 客戶端

• 建立 socket
• 嘗試連線到伺服器 IP + Port
• 傳送資料（send）
• 等待伺服器回應（recv）

3️⃣ 作業系統負責封包交換與資料緩衝

即使雙方都在同一台電腦上，也會經過 TCP 的流程，只是不會經過實體網卡。

🧩 三、實際範例 — 讓 PyQt5 GUI 與 TCP Server 通訊

這裡我們做一個非常直覺的示範：

• server.py：簡單的 TCP 伺服器，接收訊息並回覆。
• client_ui.py：PyQt5 介面，讓使用者輸入訊息並發送。

結構如下：

tcp_demo/
├── server.py
└── client_ui.py

🖥️ server.py — TCP 伺服器

import socket

def run_server(host='127.0.0.1', port=5000):
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    s.bind((host, port))
    s.listen(1)
    print(f"✅ 伺服器啟動於 {host}:{port}，等待連線中...")

    while True:
        conn, addr = s.accept()
        print(f"🔗 來自 {addr} 的連線")
        data = conn.recv(1024)
        if not data:
            break
        print("📨 收到訊息：", data.decode())
        conn.sendall("伺服器已收到！".encode("utf-8"))
        conn.close()

if __name__ == "__main__":
    run_server()

📘 說明：

• socket.AF_INET → 使用 IPv4
• socket.SOCK_STREAM → 使用 TCP
• bind() 綁定 IP 與 Port
• listen() 等待連線
• accept() 等待客戶端進入
• recv() 接收資料
• sendall() 回傳資料

🧰 client_ui.py — PyQt5 客戶端

import sys
import socket
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget, QVBoxLayout, QPushButton, QLabel, QLineEdit

class TCPClientUI(QWidget):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.setWindowTitle("PyQt5 TCP 客戶端")
        self.resize(300, 200)

        self.layout = QVBoxLayout()
        self.label = QLabel("輸入要傳送的訊息：")
        self.textbox = QLineEdit()
        self.btn_send = QPushButton("送出")
        self.status = QLabel("狀態：未連線")

        self.layout.addWidget(self.label)
        self.layout.addWidget(self.textbox)
        self.layout.addWidget(self.btn_send)
        self.layout.addWidget(self.status)
        self.setLayout(self.layout)

        self.btn_send.clicked.connect(self.send_message)

    def send_message(self):
        msg = self.textbox.text()
        if not msg:
            self.status.setText("⚠️ 請輸入訊息")
            return

        try:
            s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
            s.connect(('127.0.0.1', 5000))
            s.sendall(msg.encode("utf-8"))
            data = s.recv(1024).decode("utf-8")
            s.close()
            self.status.setText(f"✅ 已送出，伺服器回覆：{data}")
        except Exception as e:
            self.status.setText(f"❌ 錯誤：{e}")

if __name__ == "__main__":
    app = QApplication(sys.argv)
    win = TCPClientUI()
    win.show()
    sys.exit(app.exec_())

📘 說明：

• 使用 PyQt5 製作 GUI。
• 使用 socket.connect() 連上本機伺服器。
• sendall() 傳送輸入的文字。
• recv() 等待伺服器回覆。
• 結果顯示在介面上。

🚀 四、執行步驟

1️⃣ 啟動伺服器

python server.py

會看到：

✅ 伺服器啟動於 127.0.0.1:5000，等待連線中...

2️⃣ 開啟客戶端

python client_ui.py

輸入「Hello」按下送出。

結果：

• PyQt5 視窗顯示：「伺服器已收到！」
• 伺服器端顯示：

  🔗 來自 ('127.0.0.1', 60324) 的連線
  📨 收到訊息： Hello