Socket 编程(一):Dial 函数及其使用

传统的 Socket 编程

在 Go 语言中进行网络编程时,比传统的网络编程实现更加简洁。

回想下我们在 C 语言中编写网络程序时,以基于 TCP 协议的网络服务为例,客户端和服务端的实现流程通常是这样的:

Socket 编程图示

从服务端来看,代码编写分为以下几个步骤:

  1. 建立并绑定 Socket:首先服务端使用 socket() 函数建立网络套接字,然后使用 bind() 函数为套接字绑定指定的 IP 和端口;
  2. 监听请求:接下来,服务端使用 listen() 函数监听客户端对绑定 IP 和端口的请求;
  3. 接收连接:如果有请求过来,并通过三次握手成功建立连接,则使用 accept() 函数接收并处理该连接;
  4. 处理请求与发送响应:服务端通过 read() 函数从上述已建立连接读取客户端发送的请求数据,经过处理后再通过 write() 函数将响应数据发送给客户端。

从客户端来看,代码编写分为以下几个步骤:

  1. 建立 Socket:客户端同样使用 socket()函数建立网络套接字;
  2. 建立连接:然后调用 connect() 函数传入 IP 和端口号建立与指定服务端网络程序的连接;
  3. 发送请求与接收响应:连接建立成功后,客户端就可以通过 write() 函数向服务端发送数据,并使用 read() 函数从服务端接收响应。

基于 UDP 协议的网络服务大致流程也是一样的,只是服务端和客户端之间不需要建立连接。

Go 语言标准库对这个过程进行了抽象和封装,无论我们使用什么协议建立什么形式的连接,都只需要调用net.Dial() 函数就可以了,从而大大简化了代码的编写量,下面我们就来看看该函数的用法。

Dial() 函数

Dial() 函数的原型如下:

func Dial(network, address string) (Conn, error) {
    var d Dialer
    return d.Dial(network, address)
}

其中 network 参数表示传入的网络协议(比如 tcpudp 等),address 参数表示传入的 IP 地址或域名,而端口号是可选的,如果需要指定的话,以「:」的形式跟在地址或域名的后面就好了。如果连接成功,该函数返回连接对象,否则返回 error

我们来看一下几种常见协议的调用方式。

1、TCP连接:

conn, err := net.Dial("tcp", "192.168.10.10:80")

2、UDP连接:

conn, err := net.Dial("udp", "192.168.10.10:8888")

3、ICMP连接(使用协议名称):

conn, err := net.Dial("ip4:icmp", "www.xueyuanjun.com")

注:ip4 表示 IPv4,相应的 ip6 表示 IPv6。

4、ICMP连接(使用协议编号):

conn, err := net.Dial("ip4:1", "10.0.0.3")

注:我们可以通过以下链接查看协议编号的含义:http://www.iana.org/assignments/protocol-numbers/protocol-numbers.xml

目前,Dial() 函数支持如下几种网络协议:tcptcp4tcp6udpudp4udp6ipip4ip6unixunixgramunixpacket,这些协议解释如下:

  • tcp:代表 TCP 协议,其基于的 IP 协议的版本根据参数 address 的值自适应。
  • tcp4:代表基于 IP 协议第四版的 TCP 协议。
  • tcp6:代表基于 IP 协议第六版的 TCP 协议。
  • udp:代表 UDP 协议,其基于的 IP 协议的版本根据参数 address 的值自适应。
  • udp4:代表基于 IP 协议第四版的 UDP 协议。
  • udp6:代表基于 IP 协议第六版的 UDP 协议。
  • unix:代表 Unix 通信域下的一种内部 socket 协议,以 SOCK_STREAM 为 socket 类型。
  • unixgram:代表 Unix 通信域下的一种内部 socket 协议,以 SOCK_DGRAM 为 socket 类型。
  • unixpacket:代表 Unix 通信域下的一种内部 socket 协议,以 SOCK_SEQPACKET 为 socket 类型。

在成功建立连接后,我们就可以进行数据的发送和接收,发送数据时,使用连接对象 connWrite() 方法,接收数据时使用 Read() 方法。接下来,学院君通过一个简单的示例程序给大家演示下 Go 语言中网络编程的实现。

TCP 示例程序

我们将通过建立 TCP 连接来实现简单的 HTTP 协议 —— 通过向网络主机发送 HTTP Head 请求,读取网络主机返回的信息,具体代码实现如下:

package main

import (
    "bytes"
    "fmt"
    "io"
    "net"
    "os"
)

func main() {
    if len(os.Args) != 2 {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port", os.Args[0])
        os.Exit(1)
    }
    // 从参数中读取主机信息
    service := os.Args[1]

    // 建立网络连接
    conn, err := net.Dial("tcp", service)
    // 连接出错则打印错误消息并退出程序
    checkError(err)

    // 调用返回的连接对象提供的 Write 方法发送请求
    _, err = conn.Write([]byte("HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"))
    checkError(err)

    // 通过连接对象提供的 Read 方法读取所有响应数据
    result, err := readFully(conn)
    checkError(err)

    // 打印响应数据
    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)
    }
}

func readFully(conn net.Conn) ([]byte, error) {
    // 读取所有响应数据后主动关闭连接
    defer conn.Close()

    result := bytes.NewBuffer(nil)
    var buf [512]byte
    for {
        n, err := conn.Read(buf[0:])
        result.Write(buf[0:n])
        if err != nil {
            if err == io.EOF {
                break
            }
            return nil, err
        }
    }
    return result.Bytes(), nil
}

测试上述代码,输出如下:

Go 语言 TCP 编程代码示例

对于 80 端口,还可以通过 http 进行替代:

Go 语言 TCP 编程代码示例

可以看到,通过 Go 语言编写的网络程序整体实现代码非常简单清晰,就是建立连接、发送数据、接收数据,不需要我们关注底层不同协议通信的细节。

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