# 15.1 tcp服务器

这部分我们将使用TCP协议和在14章讲到的协程范式编写一个简单的客户端-服务器应用，一个（web）服务器应用需要响应众多客户端的并发请求：go会为每一个客户端产生一个协程用来处理请求。我们需要使用net包中网络通信的功能。它包含了用于TCP/IP以及UDP协议、域名解析等方法。

服务器代码，单独的一个文件：

示例 15.1 [server.go](examples/chapter_15/server.go)

```go
package main

import (
	"fmt"
	"net"
)

func main() {
	fmt.Println("Starting the server ...")
	// 创建 listener
	listener, err := net.Listen("tcp", "localhost:50000")
	if err != nil {
		fmt.Println("Error listening", err.Error())
		return //终止程序
	}
	// 监听并接受来自客户端的连接
	for {
		conn, err := listener.Accept()
		if err != nil {
			fmt.Println("Error accepting", err.Error())
			return // 终止程序
		}
		go doServerStuff(conn)
	}
}

func doServerStuff(conn net.Conn) {
	for {
		buf := make([]byte, 512)
		len, err := conn.Read(buf)
		if err != nil {
			fmt.Println("Error reading", err.Error())
			return //终止程序
		}
		fmt.Printf("Received data: %v", string(buf[:len]))
	}
}

```

我们在`main()`创建了一个`net.Listener`的变量，他是一个服务器的基本函数：用来监听和接收来自客户端的请求（来自localhost即IP地址为127.0.0.1端口为50000基于TCP协议）。这个`Listen()`函数可以返回一个`error`类型的错误变量。用一个无限for循环的`listener.Accept()`来等待客户端的请求。客户端的请求将产生一个`net.Conn`类型的连接变量。然后一个独立的协程使用这个连接执行`doServerStuff()`，开始使用一个512字节的缓冲`data`来读取客户端发送来的数据并且把它们打印到服务器的终端，`len`获取客户端发送的数据字节数；当客户端发送的所有数据都被读取完成时，协程就结束了。这段程序会为每一个客户端连接创建一个独立的协程。必须先运行服务器代码，再运行客户端代码。

客户端代码写在另外一个文件client.go中：

示例 15.2 [client.go](examples/chapter_15/client.go)

```go
package main

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

func main() {
	//打开连接:
	conn, err := net.Dial("tcp", "localhost:50000")
	if err != nil {
		//由于目标计算机积极拒绝而无法创建连接
		fmt.Println("Error dialing", err.Error())
		return // 终止程序
	}

	inputReader := bufio.NewReader(os.Stdin)
	fmt.Println("First, what is your name?")
	clientName, _ := inputReader.ReadString('\n')
	// fmt.Printf("CLIENTNAME %s", clientName)
	trimmedClient := strings.Trim(clientName, "\r\n") // Windows 平台下用 "\r\n"，Linux平台下使用 "\n"
	// 给服务器发送信息直到程序退出：
	for {
		fmt.Println("What to send to the server? Type Q to quit.")
		input, _ := inputReader.ReadString('\n')
		trimmedInput := strings.Trim(input, "\r\n")
		// fmt.Printf("input:--%s--", input)
		// fmt.Printf("trimmedInput:--%s--", trimmedInput)
		if trimmedInput == "Q" {
			return
		}
		_, err = conn.Write([]byte(trimmedClient + " says: " + trimmedInput))
	}
}
```
客户端通过`net.Dial`创建了一个和服务器之间的连接

它通过无限循环中的os.Stdin接收来自键盘的输入直到输入了“Q”。注意使用`\r`和`\n`换行符分割字符串（在windows平台下使用`\r\n`）。接下来分割后的输入通过`connection`的`Write`方法被发送到服务器。

当然，服务器必须先启动好，如果服务器并未开始监听，客户端是无法成功连接的。

如果在服务器没有开始监听的情况下运行客户端程序，客户端会停止并打印出以下错误信息：`对tcp 127.0.0.1:50000发起连接时产生错误：由于目标计算机的积极拒绝而无法创建连接`。

打开控制台并转到服务器和客户端可执行程序所在的目录，Windows系统下输入server.exe（或者只输入server），Linux系统下输入./server。

接下来控制台出现以下信息：`Starting the server ...`

在Windows系统中，我们可以通过CTRL/C停止程序。

然后开启2个或者3个独立的控制台窗口，然后分别输入client回车启动客户端程序

以下是服务器的输出：

```
Starting the Server ...
Received data: IVO says: Hi Server, what's up ?
Received data: CHRIS says: Are you busy server ?
Received data: MARC says: Don't forget our appointment tomorrow !
```
当客户端输入 Q 并结束程序时，服务器会输出以下信息：

```
Error reading WSARecv tcp 127.0.0.1:50000: The specified network name is no longer available.
```
在网络编程中`net.Dial`函数是非常重要的，一旦你连接到远程系统，就会返回一个Conn类型接口，我们可以用它发送和接收数据。`Dial`函数巧妙的抽象了网络结构及传输。所以IPv4或者IPv6，TCP或者UDP都可以使用这个公用接口。

下边这个示例先使用TCP协议连接远程80端口，然后使用UDP协议连接，最后使用TCP协议连接IPv6类型的地址：

示例 15.3 [dial.go](examples/chapter_15/dial.go)

```go
// make a connection with www.example.org:
package main

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

func main() {
	conn, err := net.Dial("tcp", "192.0.32.10:80") // tcp ipv4
	checkConnection(conn, err)
	conn, err = net.Dial("udp", "192.0.32.10:80") // udp
	checkConnection(conn, err)
	conn, err = net.Dial("tcp", "[2620:0:2d0:200::10]:80") // tcp ipv6
	checkConnection(conn, err)
}
func checkConnection(conn net.Conn, err error) {
	if err != nil {
		fmt.Printf("error %v connecting!", err)
		os.Exit(1)
	}
	fmt.Printf("Connection is made with %v\n", conn)
}
```
下边也是一个使用net包从socket中打开，写入，读取数据的例子：

示例 15.4 [socket.go](examples/chapter_15/socket.go)

```go
package main

import (
	"fmt"
	"io"
	"net"
)

func main() {
	var (
		host          = "www.apache.org"
		port          = "80"
		remote        = host + ":" + port
		msg    string = "GET / \n"
		data          = make([]uint8, 4096)
		read          = true
		count         = 0
	)
	// 创建一个socket
	con, err := net.Dial("tcp", remote)
	// 发送我们的消息，一个http GET请求
	io.WriteString(con, msg)
	// 读取服务器的响应
	for read {
		count, err = con.Read(data)
		read = (err == nil)
		fmt.Printf(string(data[0:count]))
	}
	con.Close()
}
```
**练习 15.1** 

编写新版本的客户端和服务器（[client1.go](exercises/chapter_15/client1.go) / [server1.go](exercises/chapter_15/server1.go)）：

*	增加一个检查错误的函数`checkError(error)`；讨论如下方案的利弊：为什么这个重构可能并没有那么理想？看看在[示例15.14](examples/chapter_15/template_validation.go)中它是如何被解决的
*	使客户端可以通过发送一条命令SH来关闭服务器
*	让服务器可以保存已经连接的客户端列表（他们的名字）；当客户端发送WHO指令的时候，服务器将显示如下列表：

```
This is the client list: 1:active, 0=inactive
User IVO is 1
User MARC is 1
User CHRIS is 1
```
注意：当服务器运行的时候，你无法编译/连接同一个目录下的源码来产生一个新的版本，因为`server.exe`正在被操作系统使用而无法被替换成新的版本。

下边这个版本的 simple_tcp_server.go 从很多方面优化了第一个tcp服务器的示例 server.go 并且拥有更好的结构，它只用了80行代码！

示例 15.5 [simple_tcp_server.go](examples/chapter_15/simple_tcp_server.go)：

```go
// Simple multi-thread/multi-core TCP server.
package main

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

const maxRead = 25

func main() {
	flag.Parse()
	if flag.NArg() != 2 {
		panic("usage: host port")
	}
	hostAndPort := fmt.Sprintf("%s:%s", flag.Arg(0), flag.Arg(1))
	listener := initServer(hostAndPort)
	for {
		conn, err := listener.Accept()
		checkError(err, "Accept: ")
		go connectionHandler(conn)
	}
}

func initServer(hostAndPort string) *net.TCPListener {
	serverAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", hostAndPort)
	checkError(err, "Resolving address:port failed: '"+hostAndPort+"'")
	listener, err := net.Listen("tcp", serverAddr)
	checkError(err, "ListenTCP: ")
	println("Listening to: ", listener.Addr().String())
	return listener
}

func connectionHandler(conn net.Conn) {
	connFrom := conn.RemoteAddr().String()
	println("Connection from: ", connFrom)
	sayHello(conn)
	for {
		var ibuf []byte = make([]byte, maxRead+1)
		length, err := conn.Read(ibuf[0:maxRead])
		ibuf[maxRead] = 0 // to prevent overflow
		switch err {
		case nil:
			handleMsg(length, err, ibuf)
		case os.EAGAIN: // try again
			continue
		default:
			goto DISCONNECT
		}
	}
DISCONNECT:
	err := conn.Close()
	println("Closed connection: ", connFrom)
	checkError(err, "Close: ")
}

func sayHello(to net.Conn) {
	obuf := []byte{'L', 'e', 't', '\'', 's', ' ', 'G', 'O', '!', '\n'}
	wrote, err := to.Write(obuf)
	checkError(err, "Write: wrote "+string(wrote)+" bytes.")
}

func handleMsg(length int, err error, msg []byte) {
	if length > 0 {
		print("<", length, ":")
		for i := 0; ; i++ {
			if msg[i] == 0 {
				break
			}
			fmt.Printf("%c", msg[i])
		}
		print(">")
	}
}

func checkError(error error, info string) {
	if error != nil {
		panic("ERROR: " + info + " " + error.Error()) // terminate program
	}
}
```
(**译者注：应该是由于go版本的更新，会提示os.EAGAIN undefined ,修改后的代码：[simple_tcp_server_v1.go](examples/chapter_15/simple_tcp_server_v1.go)**)

都有哪些改进？

*	服务器地址和端口不再是硬编码，而是通过命令行传入参数并通过`flag`包来读取这些参数。这里使用了`flag.NArg()`检查是否按照期望传入了2个参数：

```go
	if flag.NArg() != 2{
		panic("usage: host port")
	}
```
传入的参数通过`fmt.Sprintf`函数格式化成字符串
```go
	hostAndPort := fmt.Sprintf("%s:%s", flag.Arg(0), flag.Arg(1))
```
*	在`initServer`函数中通过`net.ResolveTCPAddr`指定了服务器地址和端口，这个函数最终返回了一个`*net.TCPListener`
*	每一个连接都会以协程的方式运行`connectionHandler`函数。这些开始于当通过`conn.RemoteAddr()`获取到客户端的地址
*	它使用`conn.Write`发送改进的go-message给客户端
*	它使用一个25字节的缓冲读取客户端发送的数据并一一打印出来。如果读取的过程中出现错误，代码会进入`switch`语句的`default`分支关闭连接。如果是操作系统的`EAGAIN`错误，它会重试。
*	所有的错误检查都被重构在独立的函数'checkError'中，用来分发出现的上下文错误。

在命令行中输入`simple_tcp_server localhost 50000`来启动服务器程序，然后在独立的命令行窗口启动一些client.go的客户端。当有两个客户端连接的情况下服务器的典型输出如下，这里我们可以看到每个客户端都有自己的地址：
```
E:\Go\GoBoek\code examples\chapter 14>simple_tcp_server localhost 50000
Listening to: 127.0.0.1:50000
Connection from: 127.0.0.1:49346
<25:Ivo says: Hi server, do y><12:ou hear me ?>
Connection from: 127.0.0.1:49347
<25:Marc says: Do you remembe><25:r our first meeting serve><2:r?>
```
net.Error：
这个`net`包返回错误的错误类型，下边是约定的写法，不过`net.Error`接口还定义了一些其他的错误实现，有些额外的方法。
```go
package net

type Error interface{
	Timeout() bool // 错误是否超时
	Temporary() bool // 是否是临时错误
}
```
通过类型断言，客户端代码可以用来测试`net.Error`，从而区分哪些临时发生的错误或者必然会出现的错误。举例来说，一个网络爬虫程序在遇到临时发生的错误时可能会休眠或者重试，如果是一个必然发生的错误，则他会放弃继续执行。
```go
// in a loop - some function returns an error err
if nerr, ok := err.(net.Error); ok && nerr.Temporary(){
	time.Sleep(1e9)
	continue // try again
}
if err != nil{
	log.Fatal(err)
}
```

## 链接

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