Go语言基于Socket编写服务器端与客户端通信的实例

在golang中，网络协议已经被封装的非常完好了，想要写一个Socket的Server，我们并不用像其他语言那样需要为socket、bind、listen、receive等一系列操作头疼，只要使用Golang中自带的net包即可很方便的完成连接等操作~
在这里，给出一个最最基础的基于Socket的Server的写法：

代码如下:

package main
import (
"fmt"
"net"
"log"
"os"
)


func main() {

//建立socket，监听端口
netListen, err := net.Listen("tcp", "localhost:1024")
CheckError(err)
defer netListen.Close()

Log("Waiting for clients")
for {
conn, err := netListen.Accept()
if err != nil {
continue
}

Log(conn.RemoteAddr().String(), " tcp connect success")
handleConnection(conn)
}
}
//处理连接
func handleConnection(conn net.Conn) {

buffer := make([]byte, 2048)

for {

n, err := conn.Read(buffer)

if err != nil {
Log(conn.RemoteAddr().String(), " connection error: ", err)
return
}


Log(conn.RemoteAddr().String(), "receive data string:\n", string(buffer[:n]))

}

}
func Log(v ...interface{}) {
log.Println(v...)
}

func CheckError(err error) {
if err != nil {
fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
os.Exit(1)
}
}

唔，抛除Go语言里面10行代码有5行error的蛋疼之处,你可以看到，Server想要建立并接受一个Socket，其核心流程就是

代码如下:

netListen, err := net.Listen("tcp", "localhost:1024")

conn, err := netListen.Accept()

n, err := conn.Read(buffer)

这三步，通过Listen、Accept 和Read，我们就成功的绑定了一个端口，并能够读取从该端口传来的内容~
Server写好之后，接下来就是Client方面啦，我手写一个HelloWorld给大家：

代码如下:

package main

import (
"fmt"
"net"
"os"
)

func sender(conn net.Conn) {
words := "hello world!"
conn.Write([]byte(words))
fmt.Println("send over")

}



func main() {
server := "127.0.0.1:1024"
tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", server)
if err != nil {
fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
os.Exit(1)
}

conn, err := net.DialTCP("tcp", nil, tcpAddr)
if err != nil {
fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
os.Exit(1)
}


fmt.Println("connect success")
sender(conn)

}

可以看到，Client这里的关键在于

代码如下:

tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", server)

conn, err := net.DialTCP("tcp", nil, tcpAddr)

这两步，主要是负责解析端口和连接~
写好Server和Client之后，让我们运行一下看看：~~
成功运行，Console出现Server等待连接的提示：

Server端成功的收到了我们的Hello-World啦，至于后面的那行红字，则是断开连接的提示~

到这里，一个最基础的使用Socket的Server-Client框架就出来啦~
如果想要让Server能够响应来自不同Client的请求，我们只要在Server端的代码的main入口中，
在 handleConnection(conn net.Conn) 这句代码的前面加上一个 go，就可以让服务器并发处理不同的Client发来的请求啦

自定义通讯协议
在上面我们做出来一个最基础的demo后，已经可以初步实现Server和Client之间的信息交流了~ 这一章我会介绍一下怎么在Server和Client之间实现一个简单的通讯协议，从而增强整个信息交流过程的稳定性。
在Server和client的交互过程中，有时候很难避免出现网络波动，而在通讯质量较差的时候，Client有可能无法将信息流一次性完整发送，最终传到Server上的信息很可能变为很多段。
如下图所示，本来应该是分条传输的json，结果因为一些原因连接在了一起，这时候就会出现问题啦，Server端要怎么判断收到的消息是否完整呢？~

唔，答案就是这篇文章的主题啦：在Server和Client交互的时候，加入一个通讯协议（protocol），让二者的交互通过这个协议进行封装，从而使Server能够判断收到的信息是否为完整的一段。（也就是解决分包的问题）
因为主要目的是为了让Server能判断客户端发来的信息是否完整，因此整个协议的核心思路并不是很复杂：
协议的核心就是设计一个头部（headers），在Client每次发送信息的时候将header封装进去，再让Server在每次收到信息的时候按照预定格式将消息进行解析，这样根据Client传来的数据中是否包含headers，就可以很轻松的判断收到的信息是否完整了~
如果信息完整，那么就将该信息发送给下一个逻辑进行处理，如果信息不完整（缺少headers），那么Server就会把这条信息与前一条信息合并继续处理。

下面是协议部分的代码,主要分为数据的封装（Enpack）和解析（Depack）两个部分，其中Enpack用于Client端将传给服务器的数据封装，而Depack是Server用来解析数据，其中Const部分用于定义Headers，HeaderLength则是Headers的长度，用于后面Server端的解析。这里要说一下ConstMLength,这里代表Client传入信息的长度，因为在golang中，int转为byte后会占4长度的空间，因此设定为4。每次Client向Server发送信息的时候，除了将Headers封装进去意以外，还会将传入信息的长度也封装进去，这样可以方便Server进行解析和校验。

代码如下:

//通讯协议处理
package protocol

import (
"bytes"
"encoding/binary"
)
const (
COnstHeader= "Headers"
COnstHeaderLength= 7
COnstMLength= 4
)

//封包
func Enpack(message []byte) []byte {
return append(append([]byte(ConstHeader), IntToBytes(len(message))...), message...)
}

//解包
func Depack(buffer []byte, readerChannel chan []byte) []byte {
length := len(buffer)

var i int
for i = 0; i if length break
}
if string(buffer[i:i+ConstHeaderLength]) == ConstHeader {
messageLength := BytesToInt(buffer[i+ConstHeaderLength : i+ConstHeaderLength+ConstMLength])
if length break
}
data := buffer[i+ConstHeaderLength+ConstMLength : i+ConstHeaderLength+ConstMLength+messageLength]
readerChannel <- data

}
}

if i == length {
return make([]byte, 0)
}
return buffer[i:]
}

//整形转换成字节
func IntToBytes(n int) []byte {
x := int32(n)

bytesBuffer := bytes.NewBuffer([]byte{})
binary.Write(bytesBuffer, binary.BigEndian, x)
return bytesBuffer.Bytes()
}

//字节转换成整形
func BytesToInt(b []byte) int {
bytesBuffer := bytes.NewBuffer(b)

var x int32
binary.Read(bytesBuffer, binary.BigEndian, &x)

return int(x)
}

协议写好之后，接下来就是在Server和Client的代码中应用协议啦，下面是Server端的代码，主要负责解析Client通过协议发来的信息流：

代码如下:

package main

import (
"protocol"
"fmt"
"net"
"os"
)

func main() {
netListen, err := net.Listen("tcp", "localhost:6060")
CheckError(err)

defer netListen.Close()

Log("Waiting for clients")
for {
conn, err := netListen.Accept()
if err != nil {
continue
}

//timeouSec :=10
//conn.
Log(conn.RemoteAddr().String(), " tcp connect success")
go handleConnection(conn)

}
}

func handleConnection(conn net.Conn) {


// 缓冲区，存储被截断的数据
tmpBuffer := make([]byte, 0)

//接收解包
readerChannel := make(chan []byte, 16)
go reader(readerChannel)

buffer := make([]byte, 1024)
for {
n, err := conn.Read(buffer)
if err != nil {
Log(conn.RemoteAddr().String(), " connection error: ", err)
return
}

tmpBuffer = protocol.Depack(append(tmpBuffer, buffer[:n]...), readerChannel)
}
defer conn.Close()
}

func reader(readerChannel chan []byte) {
for {
select {
case data := <-readerChannel:
Log(string(data))
}
}
}

func Log(v ...interface{}) {
fmt.Println(v...)
}

func CheckError(err error) {
if err != nil {
fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
os.Exit(1)
}
}

然后是Client端的代码，这个简单多了，只要给信息封装一下就可以了~：

代码如下:

package main
import (
"protocol"
"fmt"
"net"
"os"
"time"
"strconv"

)

func send(conn net.Conn) {
for i := 0; i <100; i++ {
session:=GetSession()
words := "{\"ID\":"+ strconv.Itoa(i) +"\",\"Session\":"+session +"2015073109532345\",\"Meta\":\"golang\",\"Content\":\"message\"}"
conn.Write(protocol.Enpacket([]byte(words)))
}
fmt.Println("send over")
defer conn.Close()
}

func GetSession() string{
gs1:=time.Now().Unix()
gs2:=strconv.FormatInt(gs1,10)
return gs2
}

func main() {
server := "localhost:6060"
tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", server)
if err != nil {
fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
os.Exit(1)
}

conn, err := net.DialTCP("tcp", nil, tcpAddr)
if err != nil {
fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
os.Exit(1)
}


fmt.Println("connect success")
send(conn)



}

这样我们就成功实现在Server和Client之间建立一套自定义的基础通讯协议啦，让我们运行一下看下效果：

成功识别每一条Client发来的信息啦~~