网络编程¶

Web 服务器¶

包 http 通过任何实现了 http.Handler 的值来响应 HTTP 请求：

package http

type Handler interface {
    ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request)
}

举个🌰，以下代码中，类型 Hello 实现了 http.Handler。

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
)

type Hello struct{}

func (h Hello) ServeHTTP(
    w http.ResponseWriter,
    r *http.Request) {
    fmt.Fprint(w, "Hello!")
}

func main() {
    var h Hello
    err := http.ListenAndServe("localhost:4000", h)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
}

IP 类型¶

IP类型的定义如下：

type IP []byte

ParseIP(s string) IP函数会把一个IPv4或者IPv6的地址转化成IP类型。

举个🌰：

package main
import (
    "net"
    "os"
    "fmt"
)
func main() {
    if len(os.Args) != 2 {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s ip-addr\n", os.Args[0])
        os.Exit(1)
    }
    name := os.Args[1]
    addr := net.ParseIP(name)
    if addr == nil {
        fmt.Println("Invalid address")
    } else {
        fmt.Println("The address is ", addr.String())
    }
    os.Exit(0)
}

执行之后，输入一个IP地址就会给出相应的IP格式

TCP Socket¶

TCPConn类型，有两个主要的函数：

func (c *TCPConn) Write(b []byte) (int, error)
func (c *TCPConn) Read(b []byte) (int, error)

TCPConn可以用在客户端和服务器端来读写数据。

TCPAddr类型，表示一个TCP的地址信息，他的定义如下：

type TCPAddr struct {
    IP IP
    Port int
    Zone string // IPv6 scoped addressing zone
}

通过ResolveTCPAddr获取一个TCPAddr：

func ResolveTCPAddr(net, addr string) (*TCPAddr, os.Error)

net参数是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一个，分别表示TCP(IPv4-only), TCP(IPv6-only)或者TCP(IPv4, IPv6的任意一个)。
addr表示域名或者IP地址及其端口号，例如"www.google.com:80" 或者"127.0.0.1:22"。

TCP client¶

Go语言中通过net包中的DialTCP函数来建立一个TCP连接，并返回一个TCPConn类型的对象，当连接建立时服务器端也创建一个同类型的对象，此时客户端和服务器端通过各自拥有的TCPConn对象来进行数据交换。一般而言，客户端通过TCPConn对象将请求信息发送到服务器端，读取服务器端响应的信息。服务器端读取并解析来自客户端的请求，并返回应答信息，这个连接只有当任一端关闭了连接之后才失效，不然这连接可以一直在使用。

建立连接的函数定义如下：

func DialTCP(network string, laddr, raddr *TCPAddr) (*TCPConn, error)

network参数是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一个，分别表示TCP(IPv4-only)、TCP(IPv6-only)或者TCP(IPv4,IPv6的任意一个)
laddr表示本机地址，一般设置为nil
raddr表示远程的服务地址

举个🌰：模拟一个基于HTTP协议的客户端请求去连接一个Web服务端。我们要写一个简单的http请求头，格式类似如下：

"HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"

从服务端接收到的响应信息格式可能如下：

HTTP/1.0 200 OK
ETag: "-9985996"
Last-Modified: Thu, 25 Mar 2010 17:51:10 GMT
Content-Length: 18074
Connection: close
Date: Sat, 28 Aug 2010 00:43:48 GMT
Server: lighttpd/1.4.23

我们的客户端代码如下所示：

package main

import (
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "net"
    "os"
)

func main() {
    if len(os.Args) != 2 {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port ", os.Args[0])
        os.Exit(1)
    }
    service := os.Args[1]
    tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", service)
    checkError(err)
    conn, err := net.DialTCP("tcp", nil, tcpAddr)
    checkError(err)
    _, err = conn.Write([]byte("HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"))
    checkError(err)
    // result, err := ioutil.ReadAll(conn)
    result := make([]byte, 256)
    _, err = conn.Read(result)
    checkError(err)
    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)
    }
}

通过上面的代码我们可以看出：首先程序将用户的输入作为参数service传入net.ResolveTCPAddr获取一个tcpAddr,然后把tcpAddr传入DialTCP后创建了一个TCP连接conn，通过conn来发送请求信息，最后通过ioutil.ReadAll从conn中读取全部的文本，也就是服务端响应反馈的信息。

TCP server¶

在服务器端我们需要绑定服务到指定的非激活端口，并监听此端口，当有客户端请求到达的时候可以接收到来自客户端连接的请求。

net包中有相应功能的函数，函数定义如下：

func ListenTCP(network string, laddr *TCPAddr) (*TCPListener, error)
func (l *TCPListener) Accept() (Conn, error)

参数说明同DialTCP的参数一样。

举个🌰：

我们实现一个简单的时间同步服务，监听7777端口，当有新的客户端请求到达并同意接受Accept该请求的时候他会反馈当前的时间信息。在代码中for循环里，当有错误发生时，直接continue而不是退出，是因为在服务器端跑代码的时候，当有错误发生的情况下最好是由服务端记录错误，然后当前连接的客户端直接报错而退出，从而不会影响到当前服务端运行的整个服务。

package main

import (
    "fmt"
    "net"
    "os"
    "time"
    "strconv"
    "strings"
)

func main() {
    service := ":1200"
    tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", service)
    checkError(err)
    listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr)
    checkError(err)
    for {
        conn, err := listener.Accept()
        if err != nil {
            continue
        }
        go handleClient(conn) // 实现并发
    }
}

// 把业务处理分离到函数 handleClient
func handleClient(conn net.Conn) {
    conn.SetReadDeadline(time.Now().Add(2 * time.Minute)) // set 2 minutes timeout
    request := make([]byte, 128) // set maxium request length to 128B to prevent flood attack
    defer conn.Close()  // close connection before exit
    for {
        read_len, err := conn.Read(request)

        if err != nil {
            fmt.Println(err)
            break
        }

            if read_len == 0 {
                break // connection already closed by client
            } else if strings.TrimSpace(string(request[:read_len])) == "timestamp" {
                daytime := strconv.FormatInt(time.Now().Unix(), 10)
                conn.Write([]byte(daytime))
            } else {
                daytime := time.Now().String()
                conn.Write([]byte(daytime))
            }

            request = make([]byte, 128) // clear last read content
    }
}

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

在上面这个例子中，我们使用conn.Read()不断读取客户端发来的请求。由于我们需要保持与客户端的长连接，所以不能在读取完一次请求后就关闭连接。由于conn.SetReadDeadline()设置了超时，当一定时间内客户端无请求发送，conn便会自动关闭，下面的for循环即会因为连接已关闭而跳出。需要注意的是，request在创建时需要指定一个最大长度以防止flood attack；每次读取到请求处理完毕后，需要清理request，因为conn.Read()会将新读取到的内容append到原内容之后。

控制TCP连接¶

func DialTimeout(net, addr string, timeout time.Duration) (Conn, error)  // 设置建立连接的超时时间

func (c *TCPConn) SetReadDeadline(t time.Time) error  // 设置读取一个连接的超时时间
func (c *TCPConn) SetWriteDeadline(t time.Time) error  // 设置写入一个连接的超时时间

func (c *TCPConn) SetKeepAlive(keepalive bool) os.Error  // 设置keepAlive属性

UDP Socket¶

Go语言包中处理UDP Socket和TCP Socket不同的地方就是在服务器端处理多个客户端请求数据包的方式不同,UDP缺少了对客户端连接请求的Accept函数。

func ResolveUDPAddr(net, addr string) (*UDPAddr, os.Error)
func DialUDP(net string, laddr, raddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error)
func ListenUDP(net string, laddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error)
func (c *UDPConn) ReadFromUDP(b []byte) (n int, addr *UDPAddr, err os.Error)
func (c *UDPConn) WriteToUDP(b []byte, addr *UDPAddr) (n int, err os.Error)

举个🌰

UDP的客户端：（TCP换成了UDP而已）

package main

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

func main() {
    if len(os.Args) != 2 {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port", os.Args[0])
        os.Exit(1)
    }
    service := os.Args[1]
    udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", service)
    checkError(err)
    conn, err := net.DialUDP("udp", nil, udpAddr)
    checkError(err)
    _, err = conn.Write([]byte("anything"))
    checkError(err)
    var buf [512]byte
    n, err := conn.Read(buf[0:])
    checkError(err)
    fmt.Println(string(buf[0:n]))
    os.Exit(0)
}
func checkError(err error) {
    if err != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error %s", err.Error())
        os.Exit(1)
    }
}

相应的UDP服务器端：

package main

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

func main() {
    service := ":1200"
    udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", service)
    checkError(err)
    conn, err := net.ListenUDP("udp", udpAddr)
    checkError(err)
    for {
        handleClient(conn)
    }
}
func handleClient(conn *net.UDPConn) {
    var buf [512]byte
    _, addr, err := conn.ReadFromUDP(buf[0:])
    if err != nil {
        return
    }
    daytime := time.Now().String()
    conn.WriteToUDP([]byte(daytime), addr)
}
func checkError(err error) {
    if err != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error %s", err.Error())
        os.Exit(1)
    }
}

WebSocket¶

WebSocket 分为客户端和服务端

WebSocket 采用了一些特殊的报头，使得浏览器和服务器只需要做一个握手的动作，就可以在浏览器和服务器之间建立一条连接通道。且此连接会保持在活动状态，你可以使用JavaScript来向连接写入或从中接收数据，就像在使用一个常规的TCP Socket一样。它解决了Web实时化的问题，相比传统HTTP有如下好处：

一个Web客户端只建立一个TCP连接
Websocket服务端可以推送(push)数据到web客户端.
有更加轻量级的头，减少数据传送量

WebSocket URL的起始输入是ws://或是wss://（在SSL上）。

Go语言标准包里面没有提供对WebSocket的支持，但是在由官方维护的go.net子包中有对这个的支持，可以通过如下的命令获取该包：

go get golang.org/x/net/websocket

举个🌰:

需求：用户输入信息，客户端通过WebSocket将信息发送给服务器端，服务器端收到信息之后主动Push信息到客户端，然后客户端将输出其收到的信息。

客户端的代码如下：

<html>
<head></head>
<body>
    <script type="text/javascript">
        var sock = null;
        var wsuri = "ws://127.0.0.1:1234";

        window.onload = function() {

            console.log("onload");

            sock = new WebSocket(wsuri);

            sock.onopen = function() {
                console.log("connected to " + wsuri);
            }

            sock.onclose = function(e) {
                console.log("connection closed (" + e.code + ")");
            }

            sock.onmessage = function(e) {
                console.log("message received: " + e.data);
            }
        };

        function send() {
            var msg = document.getElementById('message').value;
            sock.send(msg);
        };
    </script>
    <h1>WebSocket Echo Test</h1>
    <form>
        <p>
            Message: <input id="message" type="text" value="Hello, world!">
        </p>
    </form>
    <button onclick="send();">Send Message</button>
</body>
</html>

可以看到客户端JS，很容易的就通过WebSocket函数建立了一个与服务器的连接sock，当握手成功后，会触发WebSocket对象的onopen事件，告诉客户端连接已经成功建立。客户端一共绑定了四个事件。

1）onopen 建立连接后触发
2）onmessage 收到消息后触发
3）onerror 发生错误时触发
4）onclose 关闭连接时触发

我们服务器端的实现如下：

package main

import (
    "golang.org/x/net/websocket"
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
)

func Echo(ws *websocket.Conn) {
    var err error

    for {
        var reply string

        if err = websocket.Message.Receive(ws, &reply); err != nil {
            fmt.Println("Can't receive")
            break
        }

        fmt.Println("Received back from client: " + reply)

        msg := "Received:  " + reply
        fmt.Println("Sending to client: " + msg)

        if err = websocket.Message.Send(ws, msg); err != nil {
            fmt.Println("Can't send")
            break
        }
    }
}

func main() {
    http.Handle("/", websocket.Handler(Echo))

    if err := http.ListenAndServe(":1234", nil); err != nil {
        log.Fatal("ListenAndServe:", err)
    }
}

当客户端将用户输入的信息Send之后，服务器端通过Receive接收到了相应信息，然后通过Send发送了应答信息。

REST¶

HTML标准只能通过链接和表单支持GET和POST。在没有Ajax支持的网页浏览器中不能发出PUT或DELETE命令
有些防火墙会挡住HTTP PUT和DELETE请求，要绕过这个限制，客户端需要把实际的PUT和DELETE请求通过 POST 请求穿透过来。RESTful 服务则要负责在收到的 POST 请求中找到原始的 HTTP 方法并还原。可以通过POST里面增加隐藏字段_method这种方式可以来模拟PUT、DELETE等方式，但是服务器端需要做转换。

举个🌰:

需求：我们访问的资源是用户，我们通过不同的method来访问不同的函数。

第三方库github.com/julienschmidt/httprouter，这个库实现了自定义路由和方便的路由规则映射，通过它，我们可以很方便的实现REST的架构。

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"

    "github.com/julienschmidt/httprouter"
)

func Index(w http.ResponseWriter, r *http.Request, _ httprouter.Params) {
    fmt.Fprint(w, "Welcome!\n")
}

func Hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request, ps httprouter.Params) {
    fmt.Fprintf(w, "hello, %s!\n", ps.ByName("name"))
}

func getuser(w http.ResponseWriter, r *http.Request, ps httprouter.Params) {
    uid := ps.ByName("uid")
    fmt.Fprintf(w, "you are get user %s", uid)
}

func modifyuser(w http.ResponseWriter, r *http.Request, ps httprouter.Params) {
    uid := ps.ByName("uid")
    fmt.Fprintf(w, "you are modify user %s", uid)
}

func deleteuser(w http.ResponseWriter, r *http.Request, ps httprouter.Params) {
    uid := ps.ByName("uid")
    fmt.Fprintf(w, "you are delete user %s", uid)
}

func adduser(w http.ResponseWriter, r *http.Request, ps httprouter.Params) {
    // uid := r.FormValue("uid")
    uid := ps.ByName("uid")
    fmt.Fprintf(w, "you are add user %s", uid)
}

func main() {
    router := httprouter.New()
    router.GET("/", Index)
    router.GET("/hello/:name", Hello)

    router.GET("/user/:uid", getuser)
    router.POST("/adduser/:uid", adduser)
    router.DELETE("/deluser/:uid", deleteuser)
    router.PUT("/moduser/:uid", modifyuser)

    log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", router))
}

通过上面的代码可知，REST就是根据不同的method访问同一个资源的时候实现不同的逻辑处理。