Go基础：一文掌握Go语言网络编程

一、Go 语言网络编程概述

Go 语言凭借其强大的标准库和原生的并发支持，非常适合用来开发高性能的网络服务。无论是构建 HTTP 服务器、RPC 服务，还是实现 TCP/UDP 通信，Go 都提供了简洁而强大的 API。

Go 语言通过 net 包提供了对 TCP/IP、UDP、域名解析、Unix 域套接字等网络协议的支持。net 包是 Go 网络编程的核心，它封装了底层的系统调用，提供了简洁易用的接口。

1.1 核心概念

• Listener：用于监听和接受来自客户端的连接（如 net.Listen）。
• Conn：代表一个网络连接，实现了 io.Reader 和 io.Writer 接口，可以像读写文件一样读写网络数据。
• Addr：表示一个网络地址（IP + Port）。
• Dial：用于主动连接到服务器。
• TCP：适用于需要可靠传输的场景，如文件传输、HTTP、数据库连接等。
• UDP：适用于对实时性要求高、能容忍丢包的场景，如视频流、DNS、在线游戏等。
• HTTP：基于 TCP 的应用层协议，Go 的 net/http 包提供了强大的 HTTP 客户端和服务器支持。
• 并发模型：Go 的 Goroutine 和 Channel 使得网络编程更加高效和简洁，可以轻松处理大量并发连接。

1.2 连接管理

• 对于 TCP 服务器，确保使用 defer conn.Close()。
• 对于 HTTP 客户端，复用 http.Client 实例而不是频繁创建。
• 总是 defer resp.Body.Close()。

二、TCP 网络编程

TCP 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。Go 语言通过 net 包提供了对 TCP 的原生支持。

2.1 TCP 服务器

创建一个 TCP 服务器的标准流程是：监听 -> 接受连接 -> 处理连接。

TCP 服务器的基本流程：

1. 监听指定端口。
2. 接受客户端连接。
3. 为每个连接启动一个 Goroutine 处理请求。
4. 读取客户端数据并处理。
5. 返回响应给客户端。

示例代码：简单的 TCP Echo 服务器

package main
import ("bufio""fmt""log""net"
)
func handleConnection(conn net.Conn) {defer conn.Close() // 确保连接关闭// 使用 bufio 读取客户端数据reader := bufio.NewReader(conn)for {message, err := reader.ReadString('\n')if err != nil {log.Println("Client disconnected:", err)return}log.Printf("Received: %s", message)// 将消息回显给客户端_, err = conn.Write([]byte("Echo: " + message))if err != nil {log.Println("Failed to send response:", err)return}}
}
func main() {// 监听 TCP 端口listener, err := net.Listen("tcp", ":8080")if err != nil {log.Fatal("Failed to listen:", err)}defer listener.Close()log.Println("TCP server started on :8080")for {// 接受客户端连接conn, err := listener.Accept()if err != nil {log.Println("Failed to accept connection:", err)continue}log.Println("New client connected:", conn.RemoteAddr())// 启动一个 Goroutine 处理连接go handleConnection(conn)}
}

2.2 TCP 客户端

客户端流程：连接 -> 读写 -> 关闭。

TCP 客户端的基本流程：

1. 连接到服务器。
2. 发送数据。
3. 读取服务器响应。
4. 关闭连接。

示例代码：TCP 客户端

package main
import ("bufio""fmt""log""net""os"
)
func main() {// 连接到 TCP 服务器conn, err := net.Dial("tcp", "localhost:8080")if err != nil {log.Fatal("Failed to connect:", err)}defer conn.Close()log.Println("Connected to TCP server")// 从标准输入读取用户输入reader := bufio.NewReader(os.Stdin)for {fmt.Print("Enter message: ")message, _ := reader.ReadString('\n')// 发送消息到服务器_, err := conn.Write([]byte(message))if err != nil {log.Println("Failed to send message:", err)return}// 读取服务器响应response, err := bufio.NewReader(conn).ReadString('\n')if err != nil {log.Println("Failed to read response:", err)return}fmt.Print("Server response: " + response)}
}

三、UDP 网络编程

UDP 是一种无连接的、不可靠的、面向数据报的传输层协议。与 TCP 不同，UDP 不保证数据包的顺序和可靠性，但开销更小，适用于对实时性要求高的场景（如视频流、DNS 查询）。

3.1 UDP 服务器

UDP 服务器的基本流程：

1. 监听指定端口。
2. 读取客户端发送的数据报。
3. 处理数据并返回响应。

示例代码：UDP Echo 服务器

package main
import ("log""net"
)
func main() {// 监听 UDP 端口addr, err := net.ResolveUDPAddr("udp", ":8080")if err != nil {log.Fatal("Failed to resolve address:", err)}conn, err := net.ListenUDP("udp", addr)if err != nil {log.Fatal("Failed to listen:", err)}defer conn.Close()log.Println("UDP server started on :8080")buffer := make([]byte, 1024)for {// 读取客户端数据n, clientAddr, err := conn.ReadFromUDP(buffer)if err != nil {log.Println("Failed to read:", err)continue}log.Printf("Received from %s: %s", clientAddr, string(buffer[:n]))// 回显数据给客户端_, err = conn.WriteToUDP([]byte("Echo: "+string(buffer[:n])), clientAddr)if err != nil {log.Println("Failed to send response:", err)}}
}

3.2 UDP 客户端

示例代码：UDP 客户端

package main
import ("bufio""log""net""os"
)
func main() {// 解析服务器地址serverAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp", "localhost:8080")if err != nil {log.Fatal("Failed to resolve address:", err)}// 创建本地 UDP 连接conn, err := net.DialUDP("udp", nil, serverAddr)if err != nil {log.Fatal("Failed to dial:", err)}defer conn.Close()log.Println("Connected to UDP server")reader := bufio.NewReader(os.Stdin)for {fmt.Print("Enter message: ")message, _ := reader.ReadString('\n')// 发送消息_, err := conn.Write([]byte(message))if err != nil {log.Println("Failed to send message:", err)return}// 读取响应buffer := make([]byte, 1024)n, err := conn.Read(buffer)if err != nil {log.Println("Failed to read response:", err)return}fmt.Print("Server response: " + string(buffer[:n]))}
}

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四、HTTP 网络编程

Go 语言内置了强大的 net/http 包，可以轻松构建 HTTP 客户端和服务器。

4.1 HTTP 服务器

示例代码：简单的 HTTP 服务器

package main
import ("fmt""log""net/http"
)
func helloHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {fmt.Fprintf(w, "Hello, %s!", r.URL.Path[1:])
}
func main() {http.HandleFunc("/", helloHandler)log.Println("HTTP server started on :8080")log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))
}

4.2 HTTP 客户端

示例代码：HTTP 客户端

package main
import ("fmt""io/ioutil""net/http"
)
func main() {resp, err := http.Get("http://localhost:8080/world")if err != nil {fmt.Println("Failed to make request:", err)return}defer resp.Body.Close()body, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)if err != nil {fmt.Println("Failed to read response:", err)return}fmt.Println("Response:", string(body))
}