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#8.1 Socket编程
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# 8.1 Socket编程
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在很多底层网络应用开发者的眼里一切编程都是Socket，话虽然有点夸张，但却也几乎如此了，现在的网络编程几乎都是用Socket来编程。你想过这些情景么？我们每天打开浏览器浏览网页时，浏览器进程怎么和Web服务器进行通信的呢？当你用QQ聊天时，QQ进程怎么和服务器或者是你的好友所在的QQ进程进行通信的呢？当你打开PPstream观看视频时，PPstream进程如何与视频服务器进行通信的呢？ 如此种种，都是靠Socket来进行通信的，以一斑窥全豹，可见Socket编程在现代编程中占据了多么重要的地位，这一节我们将介绍Go语言中如何进行Socket编程。
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##什么是Socket？
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## 什么是Socket？
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Socket起源于Unix，而Unix基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。Socket就是该模式的一个实现，网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用：Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。
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常用的Socket类型有两种：流式Socket（SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。
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##Socket如何通信
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## Socket如何通信
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网络中的进程之间如何通过Socket通信呢？首要解决的问题是如何唯一标识一个进程，否则通信无从谈起！在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程，但是在网络中这是行不通的。其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中需要互相通信的进程，就可以利用这个标志在他们之间进行交互。请看下面这个TCP/IP协议结构图
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使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口：UNIX BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已经被淘汰），来实现网络进程之间的通信。就目前而言，几乎所有的应用程序都是采用socket，而现在又是网络时代，网络中进程通信是无处不在，这就是为什么说“一切皆Socket”。
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##Socket基础知识
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## Socket基础知识
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通过上面的介绍我们知道Socket有两种：TCP Socket和UDP Socket，TCP和UDP是协议，而要确定一个进程的需要三元组，需要IP地址和端口。
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###IPv4地址
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### IPv4地址
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目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议。IP是TCP/IP协议中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前主要采用的IP协议的版本号是4(简称为IPv4)，发展至今已经使用了30多年。
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IPv4的地址位数为32位，也就是最多有2的32次方的网络设备可以联到Internet上。近十年来由于互联网的蓬勃发展，IP位址的需求量愈来愈大，使得IP位址的发放愈趋紧张，前一段时间，据报道IPV4的地址已经发放完毕，我们公司目前很多服务器的IP都是一个宝贵的资源。
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地址格式类似这样：127.0.0.1 172.122.121.111
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###IPv6地址
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### IPv6地址
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IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，它是为了解决IPv4在实施过程中遇到的各种问题而被提出的，IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题，主要有端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。
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地址格式类似这样：2002:c0e8:82e7:0:0:0:c0e8:82e7
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###Go支持的IP类型
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### Go支持的IP类型
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在Go的`net`包中定义了很多类型、函数和方法用来网络编程，其中IP的定义如下：
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type IP []byte
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@@ -57,7 +57,7 @@ IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协
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执行之后你就会发现只要你输入一个IP地址就会给出相应的IP格式
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##TCP Socket
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## TCP Socket
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当我们知道如何通过网络端口访问一个服务时，那么我们能够做什么呢？作为客户端来说，我们可以通过向远端某台机器的的某个网络端口发送一个请求，然后得到在机器的此端口上监听的服务反馈的信息。作为服务端，我们需要把服务绑定到某个指定端口，并且在此端口上监听，当有客户端来访问时能够读取信息并且写入反馈信息。
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在Go语言的`net`包中有一个类型`TCPConn`，这个类型可以用来作为客户端和服务器端交互的通道，他有两个主要的函数：
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@@ -81,7 +81,7 @@ IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协
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- addr表示域名或者IP地址，例如"www.google.com:80" 或者"127.0.0.1:22".
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###TCP client
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### TCP client
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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段通过各自拥有的`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：
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func DialTCP(net string, laddr, raddr *TCPAddr) (c *TCPConn, err os.Error)
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@@ -141,7 +141,7 @@ Go语言中通过net包中的`DialTCP`函数来建立一个TCP连接，并返回
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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。
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###TCP server
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### TCP server
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上面我们编写了一个TCP的客户端程序，也可以通过net包来创建一个服务器端程序，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：
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func ListenTCP(net string, laddr *TCPAddr) (l *TCPListener, err os.Error)
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@@ -224,7 +224,7 @@ Go语言中通过net包中的`DialTCP`函数来建立一个TCP连接，并返回
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通过把业务处理分离到函数`handleClient`，我们就可以进一步地实现多并发执行了。看上去是不是很帅，增加`go`关键词就实现了服务端的多并发，从这个小例子也可以看出goroutine的强大之处。
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###控制TCP连接
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### 控制TCP连接
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TCP有很多连接控制函数，我们平常用到比较多的有如下几个函数：
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func (c *TCPConn) SetTimeout(nsec int64) os.Error
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第二个函数用来设置客户端是否和服务器端一直保持着连接，即使没有任何的数据发送。
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更多的内容请查看`net`包的文档。
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##UDP Socket
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## UDP Socket
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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。其他基本几乎一模一样，只有TCP换成了UDP而已。UDP的几个主要函数如下所示：
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func ResolveUDPAddr(net, addr string) (*UDPAddr, os.Error)
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@@ -316,7 +316,7 @@ Go语言包中处理UDP Socket和TCP Socket不同的地方就是在服务器端
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}
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}
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##总结
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## 总结
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通过对TCP和UDP Socket编程的描述和实现，可见Go已经完备地支持了Socket编程，而且使用起来相当的方便，Go提供了很多函数，通过这些函数可以很容易就编写出高性能的Socket应用。
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