在 Go 中實(shí)現(xiàn)一個(gè)支持并發(fā)的 TCP 服務(wù)端
僅用大約 65 行代碼，開發(fā)一個(gè)用于生成隨機(jī)數(shù)、支持并發(fā)的 TCP 服務(wù)端。
TCP 和 UDP 服務(wù)端隨處可見，它們基于 TCP/IP 協(xié)議棧，通過網(wǎng)絡(luò)為客戶端提供服務(wù)。在這篇文章中，我將介紹如何使用 ??Go 語言?? 開發(fā)一個(gè)用于返回隨機(jī)數(shù)、支持并發(fā)的 TCP 服務(wù)端。對(duì)于每一個(gè)來自 TCP 客戶端的連接，它都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的 goroutine（輕量級(jí)線程）來處理相應(yīng)的請(qǐng)求。
你可以在 GitHub 上找到本項(xiàng)目的源碼：??concTcp.go??。
處理 TCP 連接
這個(gè)程序的主要邏輯在 ??handleConnection()?? 函數(shù)中，具體實(shí)現(xiàn)如下：
func handleConnection(c net.Conn) {
fmt.Printf("Serving %s\n", c.RemoteAddr().String())
for {
netData, err := bufio.NewReader(c).ReadString('\n')
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
temp := strings.TrimSpace(string(netData))
if temp == "STOP" {
break
}
result := strconv.Itoa(random()) + "\n"
c.Write([]byte(string(result)))
}
c.Close()
}
如果 TCP 客戶端發(fā)送了一個(gè) “STOP” 字符串，為它提供服務(wù)的 goroutine 就會(huì)終止；否則，TCP 服務(wù)端就會(huì)返回一個(gè)隨機(jī)數(shù)給它。只要客戶端不主動(dòng)終止，服務(wù)端就會(huì)一直提供服務(wù)，這是由 ??for?? 循環(huán)保證的。具體來說，??for?? 循環(huán)中的代碼使用了 ??bufio.NewReader(c).ReadString('\n')?? 來逐行讀取客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)，并使用 ??c.Write([]byte(string(result)))?? 來返回?cái)?shù)據(jù)（生成的隨機(jī)數(shù)）。你可以在 Go 的 net 標(biāo)準(zhǔn)包 ??文檔?? 中了解更多。
支持并發(fā)
在 ??main()?? 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)部分，每當(dāng) TCP 服務(wù)端收到 TCP 客戶端的連接請(qǐng)求，它都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的 goroutine 來為這個(gè)請(qǐng)求提供服務(wù)。
func main() {
arguments := os.Args
if len(arguments) == 1 {
fmt.Println("Please provide a port number!")
return
}
PORT := ":" + arguments[1]
l, err := net.Listen("tcp4", PORT)
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
defer l.Close()
rand.Seed(time.Now().Unix())
for {
c, err := l.Accept()
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
go handleConnection(c)
}
}
首先，??main()?? 確保程序至少有一個(gè)命令行參數(shù)。注意，現(xiàn)有代碼并沒有檢查這個(gè)參數(shù)是否為有效的 TCP 端口號(hào)。不過，如果它是一個(gè)無效的 TCP 端口號(hào)，??net.Listen()?? 就會(huì)調(diào)用失敗，并返回一個(gè)錯(cuò)誤信息，類似下面這樣：
$ go run concTCP.go 12a
listen tcp4: lookup tcp4/12a: nodename nor servname provided, or not known
$ go run concTCP.go -10
listen tcp4: address -10: invalid port
??net.Listen()?? 函數(shù)用于告訴 Go 接受網(wǎng)絡(luò)連接，因而承擔(dān)了服務(wù)端的角色。它的返回值類型是 ??net.Conn??，后者實(shí)現(xiàn)了 ??io.Reader?? 和 ??io.Writer?? 接口。此外，??main()?? 函數(shù)中還調(diào)用了 ??rand.Seed()?? 函數(shù)，用于初始化隨機(jī)數(shù)生成器。最后，??for?? 循環(huán)允許程序一直使用 ??Accept()?? 函數(shù)來接受 TCP 客戶端的連接請(qǐng)求，并以 goroutine 的方式來運(yùn)行 ??handleConnection(c)?? 函數(shù)，處理客戶端的后續(xù)請(qǐng)求。
net.Listen() 的第一個(gè)參數(shù)
??net.Listen()?? 函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)定義了使用的網(wǎng)絡(luò)類型，而第二個(gè)參數(shù)定義了服務(wù)端監(jiān)聽的地址和端口號(hào)。第一個(gè)參數(shù)的有效值為 ??tcp??、??tcp4??、??tcp6??、??udp??、??udp4??、??udp6??、??ip??、??ip4??、??ip6??、??Unix??（Unix 套接字）、??Unixgram?? 和 ??Unixpacket??，其中：??tcp4??、??udp4?? 和 ??ip4?? 只接受 IPv4 地址，而 ??tcp6??、??udp6?? 和 ??ip6?? 只接受 IPv6 地址。
服務(wù)端并發(fā)測(cè)試
??concTCP.go?? 需要一個(gè)命令行參數(shù)，來指定監(jiān)聽的端口號(hào)。當(dāng)它開始服務(wù) TCP 客戶端時(shí)，你會(huì)得到類似下面的輸出：
$ go run concTCP.go 8001
Serving 127.0.0.1:62554
Serving 127.0.0.1:62556
??netstat?? 的輸出可以確認(rèn) ??congTCP.go?? 正在為多個(gè) TCP 客戶端提供服務(wù)，并且仍在繼續(xù)監(jiān)聽建立連接的請(qǐng)求：
$ netstat -anp TCP | grep 8001
tcp4 0 0 127.0.0.1.8001 127.0.0.1.62556 ESTABLISHED
tcp4 0 0 127.0.0.1.62556 127.0.0.1.8001 ESTABLISHED
tcp4 0 0 127.0.0.1.8001 127.0.0.1.62554 ESTABLISHED
tcp4 0 0 127.0.0.1.62554 127.0.0.1.8001 ESTABLISHED
tcp4 0 0 *.8001 *.* LISTEN
在上面輸出中，最后一行顯示了有一個(gè)進(jìn)程正在監(jiān)聽 8001 端口，這意味著你可以繼續(xù)連接 TCP 的 8001 端口。第一行和第二行顯示了有一個(gè)已建立的 TCP 網(wǎng)絡(luò)連接，它占用了 8001 和 62556 端口。相似地，第三行和第四行顯示了有另一個(gè)已建立的 TCP 連接，它占用了 8001 和 62554 端口。
下面這張圖片顯示了 ??concTCP.go?? 在服務(wù)多個(gè) TCP 客戶端時(shí)的輸出：
concTCP.go TCP 服務(wù)端測(cè)試
類似地，下面這張圖片顯示了兩個(gè) TCP 客戶端的輸出（使用了 ??nc?? 工具）：
是用 nc 工具作為 concTCP.go 的 TCP 客戶端
你可以在 ??維基百科?? 上找到更多關(guān)于 ??nc??（即 ??netcat??）的信息。
總結(jié)
現(xiàn)在，你學(xué)會(huì)了如何用大約 65 行 Go 代碼來開發(fā)一個(gè)生成隨機(jī)數(shù)、支持并發(fā)的 TCP 服務(wù)端，這真是太棒了！如果你想要讓你的 TCP 服務(wù)端執(zhí)行別的任務(wù)，只需要修改 ??handleConnection()?? 函數(shù)即可。
