Go语言Socket编程

大部分底层网络的编程都离不开socket编程。HTTP编程、Web开发、IM通信、视频流传输的底层都是socket编程。关于socket编程的基础知识参考TCP/IP协议栈的相关知识。

socket源于Unix，C语言世界中的socket编程。Python采用C语言实现，其自带的socket接口可以看作是Unix socket的OOP风格的socket编程接口。大致的过程如下：

服务器端：

1. 创建套接字
2. 设置监听队列
3. 关闭套接字

1. 创建套接字
2. 连接服务器
3. 关闭套接字

但Go语言采用一套新的接口，该接口比Unix中的socket简介多。由于Go的静态编译，使用Go编写的socket网络工具使用起来很方便。

本文先从TCP socket编程开始，然后到UDP socket，最后以一个简单的socket工具作为结尾。

TCP Socket

Go net包中TCPConn用来建立TCP客户端、TCP服务器端间的通信通道。类似于Python中的socket对象（通过socket.socket创建）通过DialTCP函数创建该对象。TCPListener服务器端socket，监听网络请求，通过ListenTCP函数创建该对象。形象地理解，可以把TCPConn看作是TCP的连接器；TCPListener看作是TCP监听器。监听器等待客户端连接，一旦有连接进来，创建TCP连接器，然后通过TCP连接器进行服务器端和客户端的通信。

下面通过TCP心跳（返回服务器端时间）来举例，编程中还有一些细节问题，这里不详细说，看代码注释。

TCP Server

TCP服务器端通过ListenTCP创建TCPListener对象。调用Accept方法进入LISTEN状态（参考TCP状态机）

编写tcp_tick_time.go代码。

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net"
    "os"
    "time"
)

func echo(conn *net.TCPConn) {
    tick := time.Tick(5 * time.Second) // 五秒的心跳间隔
    for now := range tick {
        n, err := conn.Write([]byte(now.String()))
        if err != nil {
            log.Println(err)
            conn.Close()
            return
        }
        fmt.Printf("send %d bytes to %s\n", n, conn.RemoteAddr())
    }
}

func main() {

address := net.TCPAddr{
        IP:   net.ParseIP("127.0.0.1"), // 把字符串IP地址转换为net.IP类型
        Port: 8000,
    }

listener, err := net.ListenTCP("tcp4", &address) // 创建TCP4服务器端监听器

if err != nil {
        log.Fatal(err) // Println + os.Exit(1)
    }

for {
        conn, err := listener.AcceptTCP()
        if err != nil {
            log.Fatal(err) // 错误直接退出
        }

fmt.Println("remote address:", conn.RemoteAddr())
        go echo(conn)
    }
}

通过终端直接启动。

go run tcp_tick_time.go

通过简单的客户端连接，我们可以看到该程序终端的显示信息：

remote address: 127.0.0.1:1915
send 37 bytes to 127.0.0.1:1915
send 37 bytes to 127.0.0.1:1915
send 37 bytes to 127.0.0.1:1915
send 35 bytes to 127.0.0.1:1915
send 37 bytes to 127.0.0.1:1915
send 37 bytes to 127.0.0.1:1915
send 37 bytes to 127.0.0.1:1915
2017/08/29 9:23:49 write tcp4 127.0.0.1:8000->127.0.0.1:1915: wsasend: An established connection was aborted by the software in your host machine.
send 0 bytes to 127.0.0.1:1915

TCP Client

通过func DialTCP(net string, laddr, raddr *TCPAddr) (*TCPConn, error)创建TCP客户端。net需要指定具体的TCP
网络类型：”tcp”, “tcp4”, “tcp6”。laddr表示本地地址，一般为nil。raddr为要连接的服务器地址。

我们写一个简单的HTTP客户端。

package main 

import (
    "net"
    "log"
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "os"
)

func main() {
    if len(os.Args) != 2 {
    log.Fatalf("Usage: %s host:port", os.Args[0])
    }

service := os.Args[1]
    tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", service)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

conn, err := net.DialTCP("tcp4", nil, tcpAddr)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

n, err := conn.Write([]byte("HEAD / HTTP/1.1\r\n\r\n"))
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }