Go 語言高級網絡編程
作者：Slagga
Go（Golang）中的網絡編程具有易用性、強大性和樂趣。本指南深入探討了網絡編程的復雜性，涵蓋了協議、TCP/UDP 套接字、并發等方面的內容，并附有詳細的注釋。
一、簡介
Go（Golang）中的網絡編程具有易用性、強大性和樂趣。本指南深入探討了網絡編程的復雜性，涵蓋了協議、TCP/UDP 套接字、并發等方面的內容，并附有詳細的注釋。
二、關鍵概念
1. 網絡協議
- TCP（傳輸控制協議）：確保可靠的數據傳輸。
- UDP（用戶數據報協議）：更快，但不保證數據傳遞。
2. 套接字
- TCP 套接字：用于面向連接的通信。
- UDP 套接字：用于無連接通信。
3. 并發
- Goroutines（協程）：允許在代碼中實現并行處理。
- Channels（通道）：用于協程之間的通信。
三、示例
示例 1：TCP 服務器和客戶端
TCP 服務器和客戶端示例演示了TCP通信的基礎。
服務器：
package main
import (
"net"
"fmt"
)
func main() {
// Listen on TCP port 8080 on all available unicast and
// any unicast IP addresses.
listen, err := net.Listen("tcp", ":8080")
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
defer listen.Close()
// Infinite loop to handle incoming connections
for {
conn, err := listen.Accept()
if err != nil {
fmt.Println(err)
continue
}
// Launch a new goroutine to handle the connection
go handleConnection(conn)
}
}
func handleConnection(conn net.Conn) {
defer conn.Close()
buffer := make([]byte, 1024)
// Read the incoming connection into the buffer.
_, err := conn.Read(buffer)
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
// Send a response back to the client.
conn.Write([]byte("Received: " + string(buffer)))
}客戶端：
package main
import (
"net"
"fmt"
)
func main() {
// Connect to the server at localhost on port 8080.
conn, err := net.Dial("tcp", "localhost:8080")
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
defer conn.Close()
// Send a message to the server.
conn.Write([]byte("Hello, server!"))
buffer := make([]byte, 1024)
// Read the response from the server.
conn.Read(buffer)
fmt.Println(string(buffer))
}服務器在端口8080上等待連接，讀取傳入的消息并發送響應。客戶端連接到服務器，發送消息并打印服務器的響應。
示例 2：UDP 服務器和客戶端
與TCP不同，UDP是無連接的。以下是UDP服務器和客戶端的實現。
服務器：
package main
import (
"net"
"fmt"
)
func main() {
// Listen for incoming UDP packets on port 8080.
conn, err := net.ListenPacket("udp", ":8080")
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
defer conn.Close()
buffer := make([]byte, 1024)
// Read the incoming packet data into the buffer.
n, addr, err := conn.ReadFrom(buffer)
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
fmt.Println("Received: ", string(buffer[:n]))
// Write a response to the client's address.
conn.WriteTo([]byte("Message received!"), addr)
}客戶端：
package main
import (
"net"
"fmt"
)
func main() {
// Resolve the server's address.
addr, err := net.ResolveUDPAddr("udp", "localhost:8080")
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
// Dial a connection to the resolved address.
conn, err := net.DialUDP("udp", nil, addr)
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
defer conn.Close()
// Write a message to the server.
conn.Write([]byte("Hello, server!"))
buffer := make([]byte, 1024)
// Read the response from the server.
conn.Read(buffer)
fmt.Println(string(buffer))
}服務器從任何客戶端讀取消息并發送響應。客戶端發送消息并等待響應。
示例 3：并發 TCP 服務器
并發允許同時處理多個客戶端。
package main
import (
"net"
"fmt"
)
func main() {
// Listen on TCP port 8080.
listener, err := net.Listen("tcp", ":8080")
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
defer listener.Close()
for {
// Accept a connection.
conn, err := listener.Accept()
if err != nil {
fmt.Println(err)
continue
}
// Handle the connection in a new goroutine.
go handleConnection(conn)
}
}
func handleConnection(conn net.Conn) {
defer conn.Close()
buffer := make([]byte, 1024)
// Read the incoming connection.
conn.Read(buffer)
fmt.Println("Received:", string(buffer))
// Respond to the client.
conn.Write([]byte("Message received!"))
}通過為每個連接使用新的 goroutine，多個客戶端可以同時連接。
示例 4：帶有 Gorilla Mux 的 HTTP 服務器
Gorilla Mux 庫簡化了 HTTP 請求路由。
package main
import (
"fmt"
"github.com/gorilla/mux"
"net/http"
)
func main() {
// Create a new router.
r := mux.NewRouter()
// Register a handler function for the root path.
r.HandleFunc("/", homeHandler)
http.ListenAndServe(":8080", r)
}
func homeHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
// Respond with a welcome message.
fmt.Fprint(w, "Welcome to Home!")
}這段代碼設置了一個 HTTP 服務器，并為根路徑定義了一個處理函數。
示例 5：HTTPS 服務器
實現 HTTPS 服務器可以確保安全通信。
package main
import (
"net/http"
"log"
)
func main() {
http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
// Respond with a message.
w.Write([]byte("Hello, this is an HTTPS server!"))
})
// Use the cert.pem and key.pem files to secure the server.
log.Fatal(http.ListenAndServeTLS(":8080", "cert.pem", "key.pem", nil))
}服務器使用 TLS（傳輸層安全性）來加密通信。
示例 6：自定義 TCP 協議
可以使用自定義的 TCP 協議進行專門的通信。
package main
import (
"net"
"strings"
)
func main() {
// Listen on TCP port 8080.
listener, err := net.Listen("tcp", ":8080")
if err != nil {
panic(err)
}
defer listener.Close()
for {
// Accept a connection.
conn, err := listener.Accept()
if err != nil {
panic(err)
}
// Handle the connection in a new goroutine.
go handleConnection(conn)
}
}
func handleConnection(conn net.Conn) {
defer conn.Close()
buffer := make([]byte, 1024)
// Read the incoming connection.
conn.Read(buffer)
// Process custom protocol command.
cmd := strings.TrimSpace(string(buffer))
if cmd == "TIME" {
conn.Write([]byte("The current time is: " + time.Now().String()))
} else {
conn.Write([]byte("Unknown command"))
}
}這段代碼實現了一個簡單的自定義協議，當客戶端發送命令“TIME”時，它會回復當前時間。
示例 7：使用 Gorilla WebSocket 進行 WebSockets
WebSockets 提供了通過單一連接的實時全雙工通信。
package main
import (
"github.com/gorilla/websocket"
"net/http"
)
var upgrader = websocket.Upgrader{
ReadBufferSize: 1024,
WriteBufferSize: 1024,
}
func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
conn, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)
if err != nil {
http.Error(w, "Could not open websocket connection", http.StatusBadRequest)
return
}
defer conn.Close()
for {
messageType, p, err := conn.ReadMessage()
if err != nil {
return
}
// Echo the message back to the client.
conn.WriteMessage(messageType, p)
}
}
func main() {
http.HandleFunc("/", handler)
http.ListenAndServe(":8080", nil)
}WebSocket 服務器會將消息回傳給客戶端。
示例 8：連接超時
可以使用 context 包來管理連接超時。
package main
import (
"context"
"fmt"
"net"
"time"
)
func main() {
// Create a context with a timeout of 2 seconds
ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 2*time.Second)
defer cancel()
// Dialer using the context
dialer := net.Dialer{}
conn, err := dialer.DialContext(ctx, "tcp", "localhost:8080")
if err != nil {
panic(err)
}
buffer := make([]byte, 1024)
_, err = conn.Read(buffer)
if err == nil {
fmt.Println("Received:", string(buffer))
} else {
fmt.Println("Connection error:", err)
}
}這段代碼為從連接讀取數據設置了兩秒的截止時間。
示例 9：使用 golang.org/x/time/rate 進行速率限制
速率限制控制請求的速率。
package main
import (
"golang.org/x/time/rate"
"net/http"
"time"
)
// Define a rate limiter allowing two requests per second with a burst capacity of five.
var limiter = rate.NewLimiter(2, 5)
func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
// Check if request is allowed by the rate limiter.
if !limiter.Allow() {
http.Error(w, "Too Many Requests", http.StatusTooManyRequests)
return
}
w.Write([]byte("Welcome!"))
}
func main() {
http.HandleFunc("/", handler)
http.ListenAndServe(":8080", nil)
}此示例使用速率限制器，將請求速率限制為每秒兩個請求，突發容量為五個。
責任編輯：趙寧寧
來源：
技術的游戲
