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Go中的Socket编程

發(fā)布時間：2025/6/15 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Go中的Socket编程小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

在很多底層網(wǎng)絡(luò)應用開發(fā)者的眼里一切編程都是Socket，話雖然有點夸張，但卻也幾乎如此了，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)編程幾乎都是用Socket來編程。你想過這些情景么？我們每天打開瀏覽器瀏覽網(wǎng)頁時，瀏覽器進程怎么和Web服務器進行通信的呢？當你用QQ聊天時，QQ進程怎么和服務器或者是你的好友所在的QQ進程進行通信的呢？當你打開PPstream觀看視頻時，PPstream進程如何與視頻服務器進行通信的呢？如此種種，都是靠Socket來進行通信的，以一斑窺全豹，可見Socket編程在現(xiàn)代編程中占據(jù)了多么重要的地位，這一節(jié)我們將介紹Go語言中如何進行Socket編程。

什么是Socket？

Socket起源于Unix，而Unix基本哲學之一就是“一切皆文件”，都可以用“打開open –> 讀寫write/read –> 關(guān)閉close”模式來操作。Socket就是該模式的一個實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的Socket數(shù)據(jù)傳輸是一種特殊的I/O，Socket也是一種文件描述符。Socket也具有一個類似于打開文件的函數(shù)調(diào)用：Socket()，該函數(shù)返回一個整型的Socket描述符，隨后的連接建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫际峭ㄟ^該Socket實現(xiàn)的。

常用的Socket類型有兩種：流式Socket（SOCK_STREAM）和數(shù)據(jù)報式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一種面向連接的Socket，針對于面向連接的TCP服務應用；數(shù)據(jù)報式Socket是一種無連接的Socket，對應于無連接的UDP服務應用。

Socket如何通信

網(wǎng)絡(luò)中的進程之間如何通過Socket通信呢？首要解決的問題是如何唯一標識一個進程，否則通信無從談起！在本地可以通過進程PID來唯一標識一個進程，但是在網(wǎng)絡(luò)中這是行不通的。其實TCP/IP協(xié)議族已經(jīng)幫我們解決了這個問題，網(wǎng)絡(luò)層的“ip地址”可以唯一標識網(wǎng)絡(luò)中的主機，而傳輸層的“協(xié)議+端口”可以唯一標識主機中的應用程序（進程）。這樣利用三元組（ip地址，協(xié)議，端口）就可以標識網(wǎng)絡(luò)的進程了，網(wǎng)絡(luò)中需要互相通信的進程，就可以利用這個標志在他們之間進行交互。

使用TCP/IP協(xié)議的應用程序通常采用應用編程接口：UNIX BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已經(jīng)被淘汰），來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進程之間的通信。就目前而言，幾乎所有的應用程序都是采用socket，而現(xiàn)在又是網(wǎng)絡(luò)時代，網(wǎng)絡(luò)中進程通信是無處不在，這就是為什么說“一切皆Socket”。

Socket基礎(chǔ)知識

通過上面的介紹我們知道Socket有兩種：TCP Socket和UDP Socket，TCP和UDP是協(xié)議，而要確定一個進程的需要三元組，需要IP地址和端口。

IPv4地址

目前的全球因特網(wǎng)所采用的協(xié)議族是TCP/IP協(xié)議。IP是TCP/IP協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議。目前主要采用的IP協(xié)議的版本號是4(簡稱為IPv4)，發(fā)展至今已經(jīng)使用了30多年。

IPv4的地址位數(shù)為32位，也就是最多有2的32次方的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以聯(lián)到Internet上。近十年來由于互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，IP位址的需求量愈來愈大，使得IP位址的發(fā)放愈趨緊張，前一段時間，據(jù)報道IPV4的地址已經(jīng)發(fā)放完畢，我們公司目前很多服務器的IP都是一個寶貴的資源。

地址格式類似這樣：127.0.0.1 172.122.121.111

IPv6地址

IPv6是下一版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也可以說是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議，它是為了解決IPv4在實施過程中遇到的各種問題而被提出的，IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6實際可分配的地址，整個地球的每平方米面積上仍可分配1000多個地址。在IPv6的設(shè)計過程中除了一勞永逸地解決了地址短缺問題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其它問題，主要有端到端IP連接、服務質(zhì)量（QoS）、安全性、多播、移動性、即插即用等。

地址格式類似這樣：2002:c0e8:82e7:0:0:0:c0e8:82e7

Go支持的IP類型

在Go的net包中定義了很多類型、函數(shù)和方法用來網(wǎng)絡(luò)編程，其中IP的定義如下：

type IP []byte

在net包中有很多函數(shù)來操作IP，但是其中比較有用的也就幾個，其中ParseIP(s string) IP函數(shù)會把一個IPv4或者IPv6的地址轉(zhuǎn)化成IP類型，請看下面的例子:

package main import ("net""os""fmt" ) func main() {if len(os.Args) != 2 {fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s ip-addr\n", os.Args[0])os.Exit(1)}name := os.Args[1]addr := net.ParseIP(name)if addr == nil {fmt.Println("Invalid address")} else {fmt.Println("The address is ", addr.String())}os.Exit(0) }

執(zhí)行之后你就會發(fā)現(xiàn)只要你輸入一個IP地址就會給出相應的IP格式

TCP Socket

當我們知道如何通過網(wǎng)絡(luò)端口訪問一個服務時，那么我們能夠做什么呢？作為客戶端來說，我們可以通過向遠端某臺機器的的某個網(wǎng)絡(luò)端口發(fā)送一個請求，然后得到在機器的此端口上監(jiān)聽的服務反饋的信息。作為服務端，我們需要把服務綁定到某個指定端口，并且在此端口上監(jiān)聽，當有客戶端來訪問時能夠讀取信息并且寫入反饋信息。

在Go語言的net包中有一個類型TCPConn，這個類型可以用來作為客戶端和服務器端交互的通道，他有兩個主要的函數(shù)：

func (c *TCPConn) Write(b []byte) (n int, err os.Error) func (c *TCPConn) Read(b []byte) (n int, err os.Error)

TCPConn可以用在客戶端和服務器端來讀寫數(shù)據(jù)。

還有我們需要知道一個TCPAddr類型，他表示一個TCP的地址信息，他的定義如下：

type TCPAddr struct {IP IPPort int }

在Go語言中通過ResolveTCPAddr獲取一個TCPAddr

func ResolveTCPAddr(net, addr string) (*TCPAddr, os.Error)

net參數(shù)是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一個，分別表示TCP(IPv4-only),TCP(IPv6-only)或者TCP(IPv4,IPv6的任意一個).
addr表示域名或者IP地址，例如"www.google.com:80" 或者"127.0.0.1:22".

TCP client

Go語言中通過net包中的DialTCP函數(shù)來建立一個TCP連接，并返回一個TCPConn類型的對象，當連接建立時服務器端也創(chuàng)建一個同類型的對象，此時客戶端和服務器段通過各自擁有的TCPConn對象來進行數(shù)據(jù)交換。一般而言，客戶端通過TCPConn對象將請求信息發(fā)送到服務器端，讀取服務器端響應的信息。服務器端讀取并解析來自客戶端的請求，并返回應答信息，這個連接只有當任一端關(guān)閉了連接之后才失效，不然這連接可以一直在使用。建立連接的函數(shù)定義如下：

func DialTCP(net string, laddr, raddr *TCPAddr) (c *TCPConn, err os.Error)

net參數(shù)是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一個，分別表示TCP(IPv4-only)、TCP(IPv6-only)或者TCP(IPv4,IPv6的任意一個)
laddr表示本機地址，一般設(shè)置為nil
raddr表示遠程的服務地址

接下來我們寫一個簡單的例子，模擬一個基于HTTP協(xié)議的客戶端請求去連接一個Web服務端。我們要寫一個簡單的http請求頭，格式類似如下：

"HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"

從服務端接收到的響應信息格式可能如下：

HTTP/1.0 200 OK ETag: "-9985996" Last-Modified: Thu, 25 Mar 2010 17:51:10 GMT Content-Length: 18074 Connection: close Date: Sat, 28 Aug 2010 00:43:48 GMT Server: lighttpd/1.4.23

我們的客戶端代碼如下所示：

package mainimport ("fmt""io/ioutil""net""os" )func main() {if len(os.Args) != 2 {fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port ", os.Args[0])os.Exit(1)}service := os.Args[1]tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", service)checkError(err)conn, err := net.DialTCP("tcp", nil, tcpAddr)checkError(err)_, err = conn.Write([]byte("HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"))checkError(err)result, err := ioutil.ReadAll(conn)checkError(err)fmt.Println(string(result))os.Exit(0) } func checkError(err error) {if err != nil {fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())os.Exit(1)} }

通過上面的代碼我們可以看出：首先程序?qū)⒂脩舻妮斎胱鳛閰?shù)service傳入net.ResolveTCPAddr獲取一個tcpAddr,然后把tcpAddr傳入DialTCP后創(chuàng)建了一個TCP連接conn，通過conn來發(fā)送請求信息，最后通過ioutil.ReadAll從conn中讀取全部的文本，也就是服務端響應反饋的信息。

TCP server

上面我們編寫了一個TCP的客戶端程序，也可以通過net包來創(chuàng)建一個服務器端程序，在服務器端我們需要綁定服務到指定的非激活端口，并監(jiān)聽此端口，當有客戶端請求到達的時候可以接收到來自客戶端連接的請求。net包中有相應功能的函數(shù)，函數(shù)定義如下：

func ListenTCP(net string, laddr *TCPAddr) (l *TCPListener, err os.Error) func (l *TCPListener) Accept() (c Conn, err os.Error)

參數(shù)說明同DialTCP的參數(shù)一樣。下面我們實現(xiàn)一個簡單的時間同步服務，監(jiān)聽7777端口

package mainimport ("fmt""net""os""time" )func main() {service := ":7777"tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", service)checkError(err)listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr)checkError(err)for {conn, err := listener.Accept()if err != nil {continue}daytime := time.Now().String()conn.Write([]byte(daytime)) // don't care about return valueconn.Close() // we're finished with this client} } func checkError(err error) {if err != nil {fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())os.Exit(1)} }

上面的服務跑起來之后，它將會一直在那里等待，直到有新的客戶端請求到達。當有新的客戶端請求到達并同意接受Accept該請求的時候他會反饋當前的時間信息。值得注意的是，在代碼中for循環(huán)里，當有錯誤發(fā)生時，直接continue而不是退出，是因為在服務器端跑代碼的時候，當有錯誤發(fā)生的情況下最好是由服務端記錄錯誤，然后當前連接的客戶端直接報錯而退出，從而不會影響到當前服務端運行的整個服務。

上面的代碼有個缺點，執(zhí)行的時候是單任務的，不能同時接收多個請求，那么該如何改造以使它支持多并發(fā)呢？Go里面有一個goroutine機制，請看下面改造后的代碼

package mainimport ("fmt""net""os""time" )func main() {service := ":1200"tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", service)checkError(err)listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr)checkError(err)for {conn, err := listener.Accept()if err != nil {continue}go handleClient(conn)} }func handleClient(conn net.Conn) {defer conn.Close()daytime := time.Now().String()conn.Write([]byte(daytime)) // don't care about return value// we're finished with this client } func checkError(err error) {if err != nil {fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())os.Exit(1)} }

通過把業(yè)務處理分離到函數(shù)handleClient，我們就可以進一步地實現(xiàn)多并發(fā)執(zhí)行了。看上去是不是很帥，增加go關(guān)鍵詞就實現(xiàn)了服務端的多并發(fā)，從這個小例子也可以看出goroutine的強大之處。

有的朋友可能要問：這個服務端沒有處理客戶端實際請求的內(nèi)容。如果我們需要通過從客戶端發(fā)送不同的請求來獲取不同的時間格式，而且需要一個長連接，該怎么做呢？請看：

package mainimport ("fmt""net""os""time""strconv" )func main() {service := ":1200"tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", service)checkError(err)listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr)checkError(err)for {conn, err := listener.Accept()if err != nil {continue}go handleClient(conn)} }func handleClient(conn net.Conn) {conn.SetReadDeadline(time.Now().Add(2 * time.Minute)) // set 2 minutes timeoutrequest := make([]byte, 128) // set maxium request length to 128KB to prevent flood attackdefer conn.Close() // close connection before exitfor {read_len, err := conn.Read(request)if err != nil {fmt.Println(err)break}if read_len == 0 {break // connection already closed by client} else if string(request) == "timestamp" {daytime := strconv.FormatInt(time.Now().Unix(), 10)conn.Write([]byte(daytime))} else {daytime := time.Now().String()conn.Write([]byte(daytime)) }request = make([]byte, 128) // clear last read content} }func checkError(err error) {if err != nil {fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())os.Exit(1)} }

在上面這個例子中，我們使用conn.Read()不斷讀取客戶端發(fā)來的請求。由于我們需要保持與客戶端的長連接，所以不能在讀取完一次請求后就關(guān)閉連接。由于conn.SetReadDeadline()設(shè)置了超時，當一定時間內(nèi)客戶端無請求發(fā)送，conn便會自動關(guān)閉，下面的for循環(huán)即會因為連接已關(guān)閉而跳出。需要注意的是，request在創(chuàng)建時需要指定一個最大長度以防止flood attack；每次讀取到請求處理完畢后，需要清理request，因為conn.Read()會將新讀取到的內(nèi)容append到原內(nèi)容之后。

控制TCP連接

TCP有很多連接控制函數(shù)，我們平常用到比較多的有如下幾個函數(shù)：

func DialTimeout(net, addr string, timeout time.Duration) (Conn, error)

設(shè)置建立連接的超時時間，客戶端和服務器端都適用，當超過設(shè)置時間時，連接自動關(guān)閉。

func (c *TCPConn) SetReadDeadline(t time.Time) error func (c *TCPConn) SetWriteDeadline(t time.Time) error

用來設(shè)置寫入/讀取一個連接的超時時間。當超過設(shè)置時間時，連接自動關(guān)閉。

func (c *TCPConn) SetKeepAlive(keepalive bool) os.Error

設(shè)置客戶端是否和服務器端保持長連接，可以降低建立TCP連接時的握手開銷，對于一些需要頻繁交換數(shù)據(jù)的應用場景比較適用。

更多的內(nèi)容請查看net包的文檔。

UDP Socket

Go語言包中處理UDP Socket和TCP Socket不同的地方就是在服務器端處理多個客戶端請求數(shù)據(jù)包的方式不同,UDP缺少了對客戶端連接請求的Accept函數(shù)。其他基本幾乎一模一樣，只有TCP換成了UDP而已。UDP的幾個主要函數(shù)如下所示：

func ResolveUDPAddr(net, addr string) (*UDPAddr, os.Error) func DialUDP(net string, laddr, raddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error) func ListenUDP(net string, laddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error) func (c *UDPConn) ReadFromUDP(b []byte) (n int, addr *UDPAddr, err os.Error func (c *UDPConn) WriteToUDP(b []byte, addr *UDPAddr) (n int, err os.Error)

一個UDP的客戶端代碼如下所示,我們可以看到不同的就是TCP換成了UDP而已：

package mainimport ("fmt""net""os" )func main() {if len(os.Args) != 2 {fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port", os.Args[0])os.Exit(1)}service := os.Args[1]udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", service)checkError(err)conn, err := net.DialUDP("udp", nil, udpAddr)checkError(err)_, err = conn.Write([]byte("anything"))checkError(err)var buf [512]byten, err := conn.Read(buf[0:])checkError(err)fmt.Println(string(buf[0:n]))os.Exit(0) } func checkError(err error) {if err != nil {fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error ", err.Error())os.Exit(1)} }

我們來看一下UDP服務器端如何來處理：

package mainimport ("fmt""net""os""time" )func main() {service := ":1200"udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", service)checkError(err)conn, err := net.ListenUDP("udp", udpAddr)checkError(err)for {handleClient(conn)} } func handleClient(conn *net.UDPConn) {var buf [512]byte_, addr, err := conn.ReadFromUDP(buf[0:])if err != nil {return}daytime := time.Now().String()conn.WriteToUDP([]byte(daytime), addr) } func checkError(err error) {if err != nil {fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error ", err.Error())os.Exit(1)} }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Go中的Socket编程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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Socket