Golang网络编程net包浅析

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最近做了一个项目，其中用到了网络编程，下面和大家分享下在Go中网络编程的实现。

在Go中， 网络编程主要通过 net 包实现。支持 包括TCP/IP、UDP、域名解析和Unix域socket等连接，此外，还通过 net/http ，net/rpc 等提供了 HTTP，RPC等主流应用层的连接协议。

1、TCP 服务

TCP 是最常用的网络连接方式，以 TCP 连接为例，一个简单的 TCP 连接代码示例。

Client：

package main

import (
"bufio"
"fmt"
"os"
"strings"
"net"
)

func main() {
conn, err := net.Dial("tcp", "tyun.cn:8088")
if err != nil {
//handle
}
defer conn.Close()
inputReader := bufio.NewReader(os.Stdin)
for{
//读取输入
readString,_ :=inputReader.ReadString('\n')
trim := strings.Trim(readString,"\r\n")
_,err :=conn.Write([]byte(trim))
if err!=nil{
return
}
buf := [512]byte{}
n,err := conn.Read(buf[:])
if err!=nil{
return
}
fmt.Println(string(buf[:n]))
}

}


Server：

package main

import (
"bufio"
"fmt"
"net"
)

func main() {
listen,err:= net.Listen("tcp",":8088")
if err != nil{
//handle
}
for {
conn,err := listen.Accept()
if err != nil{
//handle
continue
}
defer conn.Close()
for {
//处理
reader := bufio.NewReader(conn)
var buf [1024]byte
read,err:= reader.Read(buf[:])
if err != nil{
//handle
}
recv := string(buf[:read])
fmt.Println("GET MESSAGE: ",recv)
conn.Write([]byte(recv))
}
}
}
2、TCP 连接在系统调用层面的实现

包括 TCP/IP 在内的各种网络连接，在类 unix 的操作系统里，都是通过网络系统调用实现的,使用系统调用创建 TCP 服务器的核心流程是：

·首先得能创建socket ，也就是得有个 create 的接口；

·其次还得能绑定 ip 和端口号，也就是 bind，不然别人找不到你；

·有了这些还得有点东西，那就是别人怎么连接你。也就是要有个 connect 和 accept 的功能；

·再者还得实现读和写，也就是 read 和 write，因为我们要通过socket 通信，不能读不能写肯定不行；

·通信完毕后socket 要关闭；

·创建 socket 连接 s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

·绑定 地址 bind(s, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(serv_addr));

·启动监听 listen(s,5);

·接收客户端的连接 ns= accept(s, (struct sockaddr *)&cli_addr, &clilen);

·接收数据 n = read( ns,buffer,255 );

·发送数据，n = write(ns,"hello world",11)。

创建 TCP 客 户端的核心流程：

·创建 socket 连接 s= socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

·连接服务器地址：connect(s, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr))；

·接收数据 n = read( ns,buffer,255 );

·发送数据，n = write(ns,"hello world",11)。

socket()等系统调用的实现，是 kernel 层面完成的,而net包就是对这些底层的流程做了封装。

3、Go中TCP连接的实现

在客户端中，建立连接conn, err := net.Dial("tcp", "tyun.cn:8088")的底层源码实现方法是：

func (d *Dialer) DialContext(ctx context.Context, network, address string) (Conn, error)

这个方法解析完网络和地址后 ，主要有2种连接方式：

if len(fallbacks) > 0 {
c, err = sd.dialParallel(ctx, primaries, fallbacks)
} else {
c, err = sd.dialSerial(ctx, primaries)
}

而这两种连接方式的都是调用：

func (sd *sysDialer) dialSingle(ctx context.Context, ra Addr) (c Conn, err error)

sd.dialSingle又支持4种类型：

sd.dialTCP(ctx, la, ra)

sd.dialUDP(ctx, la, ra)

sd.dialIP(ctx, la, ra)

sd.dialUnix(ctx, la, ra)

接续往下追溯，就能看到其实调用的是socket函数，实现系统调用socket()。

如果多个 goroutine 对 conn 进行读写，就会有多重读，多重写两种情况，socket 是全双工，所以读写之间互不影响。多 goroutine 读的时候，其实没什么影响。因为读的话，不会重复读，多重读不会引发安全问题。

多 goroutine 写的时候，就有问题了。多个 goroutine 写不能每个写一半，必须保证每次写是原子操作，好在 Go内部实现写的时候加了锁。

TCP 连接建立后，每当客户端发来请求时，服务端会建立新的连接。

conn,err := listen.Accept()

这个方法同样往下追溯，能看到其实最底层的实现是系统调用syscall.Accept。

连接通信的过程中，如果某一方突然关闭，那另一方会有啥反应？在实践的过程中，总结如下：

·当对端异常关闭，如果己方 socket 中有数据，那么己方是会继续读取；当 socket 中无数据时，己方 Read 函数返回 EOF；

·当对端异常关闭，己方如果还在 socket 的缓冲中写入，那么本次写入成功，下次写入就报错；

·当己端关闭，读写均异常错误。

4、结语

以上就是关于Go网络编程的一些分享,虽然net包提供了对网络原语的访问，但大多数使用者只需要Dial、Listen和Accpet函数的基本接口；以及Conn和Listener接口。

net包主要是增加 context 控制，封装了一些不同的连接类型以及DNS 查找等等，同时在有需要的地方引入 goroutine 提高处理效率。

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