1.1go语言Socket

Socket编程基本原理

Socket编程是指在网络编程中使用Socket接口进行应用程序开发的过程。Socket（套接字）是网络通信中的一个基本概念，是一个抽象的数据结构，用于描述网络中的一个端点。Socket包含了IP地址、端口号、协议类型等信息，用于标识网络中的一个特定的进程或设备。

Socket编程基于两个概念：客户端和服务器。客户端是指发起请求的一方，服务器是指提供服务的一方。通过在网络上建立连接，客户端可以向服务器发送请求，服务器则处理请求并将响应返回给客户端。

Socket编程需要使用一种特殊的协议，这种协议包含了一系列规定的数据格式和交互方式。目前主流的Socket协议有TCP和UDP。TCP协议是一种面向连接的协议，提供数据传输的可靠性。UDP协议则是一种无连接的协议，数据传输不可靠但速度快。

• ​TCP（传输控制协议）​：面向连接，可靠，有序，基于字节流。
• ​UDP（用户数据报协议）​：无连接，不可靠，无序，基于数据报。

Go 语言提供了强大的 net 包，简化了 Socket 编程，使得开发者无需直接操作底层的系统调用即可实现网络通信。

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TCP Socket 编程

TCP 是一种面向连接的协议，适用于需要可靠数据传输的场景。

服务器端实现

以下是一个简单的 TCP 服务器示例，它监听指定端口，接受客户端连接，并回显接收到的消息。

package main

import (
    "bufio"
    "fmt"
    "net"
)

func handleConnection(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    reader := bufio.NewReader(conn)
    for {
        // 读取客户端发送的数据
        message, err := reader.ReadString('\n')
        if err != nil {
            fmt.Println("读取数据错误:", err)
            break
        }
        fmt.Printf("收到消息: %s", message)
        // 回显消息给客户端
        conn.Write([]byte("Echo: " + message))
    }
}

func main() {
    // 监听本地 8080 端口
    listener, err := net.Listen("tcp", ":8080")
    if err != nil {
        fmt.Println("监听端口失败:", err)
        return
    }
    defer listener.Close()
    fmt.Println("服务器正在监听端口 8080...")

    for {
        // 接受客户端连接
        conn, err := listener.Accept()
        if err != nil {
            fmt.Println("接受连接失败:", err)
            continue
        }
        // 处理连接（可以并发处理多个连接）
        go handleConnection(conn)
    }
}

说明：

1. 使用 net.Listen 监听指定地址和端口。
2. 使用 listener.Accept 接受客户端连接，返回一个 net.Conn 对象。
3. 为每个连接启动一个新的 goroutine 处理，实现并发处理多个客户端。

客户端实现

以下是一个简单的 TCP 客户端示例，它连接到服务器并发送消息。

package main

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

func main() {
    // 连接到服务器（localhost:8080）
    conn, err := net.Dial("tcp", "localhost:8080")
    if err != nil {
        fmt.Println("连接服务器失败:", err)
        return
    }
    defer conn.Close()

    reader := bufio.NewReader(os.Stdin)
    for {
        // 从标准输入读取用户输入
        fmt.Print("请输入消息: ")
        message, _ := reader.ReadString('\n')
        // 发送消息到服务器
        _, err := conn.Write([]byte(message))
        if err != nil {
            fmt.Println("发送消息失败:", err)
            return
        }
        // 接收服务器回显的消息
        response, err := bufio.NewReader(conn).ReadString('\n')
        if err != nil {
            fmt.Println("接收消息失败:", err)
            return
        }
        fmt.Print("服务器回显: " + response)
    }
}

说明：

1. 使用 net.Dial 连接到服务器。
2. 从标准输入读取用户输入并发送到服务器。
3. 接收服务器的回显消息并显示。

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UDP Socket 编程

UDP 是一种无连接的协议，适用于对实时性要求高但对可靠性要求不高的场景。下面将分别介绍如何使用 Go 实现 UDP 服务器和客户端。

服务器端实现

以下是一个简单的 UDP 服务器示例，它监听指定端口，接收客户端发送的数据，并回显消息。

package main

import (
    "fmt"
    "net"
)

func main() {
    // 监听本地 8081 端口的 UDP
    addr, err := net.ResolveUDPAddr("udp", ":8081")
    if err != nil {
        fmt.Println("解析地址失败:", err)
        return
    }

    conn, err := net.ListenUDP("udp", addr)
    if err != nil {
        fmt.Println("监听 UDP 失败:", err)
        return
    }
    defer conn.Close()
    fmt.Println("UDP 服务器正在监听端口 8081...")

    buffer := make([]byte, 1024)
    for {
        // 读取客户端发送的数据
        n, clientAddr, err := conn.ReadFromUDP(buffer)
        if err != nil {
            fmt.Println("读取数据错误:", err)
            continue
        }
        message := string(buffer[:n])
        fmt.Printf("收到来自 %s 的消息: %s", clientAddr, message)

        // 回显消息给客户端
        _, err = conn.WriteToUDP([]byte("Echo: "+message), clientAddr)
        if err != nil {
            fmt.Println("发送消息失败:", err)
        }
    }
}

说明：

1. 使用 net.ResolveUDPAddr 解析 UDP 地址。
2. 使用 net.ListenUDP 监听 UDP 端口。
3. 使用 ReadFromUDP 接收数据，并获取客户端地址。
4. 使用 WriteToUDP 发送数据回客户端。

客户端实现

以下是一个简单的 UDP 客户端示例，它发送消息到服务器并接收回显。

package main

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

func main() {
    // 解析服务器地址
    serverAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp", "localhost:8081")
    if err != nil {
        fmt.Println("解析服务器地址失败:", err)
        return
    }

    // 创建一个 UDP 连接（实际上是无连接的）
    conn, err := net.DialUDP("udp", nil, serverAddr)
    if err != nil {
        fmt.Println("连接 UDP 服务器失败:", err)
        return
    }
    defer conn.Close()

    reader := bufio.NewReader(os.Stdin)
    for {
        // 从标准输入读取用户输入
        fmt.Print("请输入消息: ")
        message, _ := reader.ReadString('\n')
        // 发送消息到服务器
        _, err := conn.Write([]byte(message))
        if err != nil {
            fmt.Println("发送消息失败:", err)
            return
        }
        // 接收服务器回显的消息
        buffer := make([]byte, 1024)
        n, err := conn.Read(buffer)
        if err != nil {
            fmt.Println("接收消息失败:", err)
            return
        }
        fmt.Print("服务器回显: " + string(buffer[:n]))
    }
}

说明：

1. 使用 net.ResolveUDPAddr 解析服务器地址。
2. 使用 net.DialUDP 创建一个 UDP 连接（实际上是无连接的）。
3. 发送和接收数据类似于 TCP 客户端。