使用 Go 构建并发 TCP 服务器

开发一个并发 TCP 服务器，使用大约 65 行 Go 代码生成随机数。

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Renee French。CC BY 3.0

本文是 Mihalis Tsoukalos 的 Go 系列文章的一部分。阅读第 1 部分：使用 Go 创建随机安全密码。

TCP 和 UDP 服务器无处不在，通过 TCP/IP 网络为网络客户端提供服务。在本文中，我将解释如何使用 Go 编程语言开发一个并发 TCP 服务器，该服务器返回随机数。对于来自 TCP 客户端的每个传入连接，TCP 服务器将启动一个新的 goroutine 来处理该请求。

您可以在 GitHub 上找到此项目：concTCP.go。

处理 TCP 连接

该程序的逻辑可以在 handleConnection() 函数的 Go 代码中找到，该函数的实现如下：

func handleConnection(c net.Conn) {
        fmt.Printf("Serving %s\n", c.RemoteAddr().String())
        for {
                netData, err := bufio.NewReader(c).ReadString('\n')
                if err != nil {
                        fmt.Println(err)
                        return
                }

                temp := strings.TrimSpace(string(netData))
                if temp == "STOP" {
                        break
                }

                result := strconv.Itoa(random()) + "\n"
                c.Write([]byte(string(result)))
        }
        c.Close()
}

如果 TCP 客户端发送 "STOP" 字符串，则服务于该特定 TCP 客户端的 goroutine 将终止；否则，TCP 服务器将向 TCP 客户端发回一个随机数。for 循环确保只要 TCP 客户端需要，就会为其提供服务。for 循环中的 Go 代码使用 bufio.NewReader(c).ReadString('\n') 逐行读取来自 TCP 客户端的数据，并使用 c.Write([]byte(string(result))) 发回数据。（您可能会发现 net 标准 Go 包文档很有帮助。）

并发性

main() 函数的实现告诉 TCP 服务器，每次它必须为 TCP 客户端提供服务时，都启动一个新的 goroutine。

func main() {
        arguments := os.Args
        if len(arguments) == 1 {
                fmt.Println("Please provide a port number!")
                return
        }

        PORT := ":" + arguments[1]
        l, err := net.Listen("tcp4", PORT)
        if err != nil {
                fmt.Println(err)
                return
        }
        defer l.Close()
        rand.Seed(time.Now().Unix())

        for {
                c, err := l.Accept()
                if err != nil {
                        fmt.Println(err)
                        return
                }
                go handleConnection(c)
        }
}

首先，main() 确保程序至少有一个命令行参数。请注意，现有代码不检查给定的命令行参数是否是有效的 TCP 端口号。但是，如果给定的值不是有效的 TCP 端口号，则对 net.Listen() 的调用将失败，并显示类似于以下的错误消息：

$ go run concTCP.go 12a
listen tcp4: lookup tcp4/12a: nodename nor servname provided, or not known
$ go run concTCP.go -10
listen tcp4: address -10: invalid port

net.Listen() 调用用于告知 Go 程序接受网络连接，从而充当服务器。net.Listen() 的返回值类型为 net.Conn，它实现了 io.Reader 和 io.Writer 接口。main() 函数还调用 rand.Seed() 函数以初始化随机数生成器。最后，for 循环允许程序继续使用 Accept() 接受新的 TCP 客户端，这些客户端将由 handleConnection() 函数的实例处理，这些实例作为 goroutine 执行。

net.Listen() 的第一个参数

net.Listen() 函数的第一个参数定义了将要使用的网络类型，而第二个参数定义了服务器地址以及服务器将监听的端口号。第一个参数的有效值包括 tcp、tcp4（仅限 IPv4）、tcp6（仅限 IPv6）、udp、udp4（仅限 IPv4）、udp6（仅限 IPv6）、ip、ip4（仅限 IPv4）、ip6（仅限 IPv6）、Unix（Unix 套接字）、Unixgram 和 Unixpacket。

并发 TCP 服务器的实际应用

concTCP.go 需要一个命令行参数，即它将监听的端口号。当 concTCP.go 为 TCP 客户端提供服务时，您将获得的输出类似于以下内容：

$ go run concTCP.go 8001
Serving 127.0.0.1:62554
Serving 127.0.0.1:62556

netstat(1) 的输出可以验证 concTCP.go 在监听更多连接的同时为多个 TCP 客户端提供服务。

$ netstat -anp TCP | grep 8001
tcp4       0      0  127.0.0.1.8001         127.0.0.1.62556        ESTABLISHED
tcp4       0      0  127.0.0.1.62556        127.0.0.1.8001         ESTABLISHED
tcp4       0      0  127.0.0.1.8001         127.0.0.1.62554        ESTABLISHED
tcp4       0      0  127.0.0.1.62554        127.0.0.1.8001         ESTABLISHED
tcp4       0      0  *.8001                 *.*                    LISTEN

前面命令输出的最后一行告诉我们，有一个进程正在监听端口 8001，这意味着您仍然可以连接到 TCP 端口 8001。前两行验证存在一个已建立的 TCP 网络连接，该连接使用端口号 8001 和 62556。类似地，第三行和第四行验证存在另一个已建立的 TCP 连接，该连接使用端口号 8001 和 62554。

此图像显示了 concTCP.go 在为多个 TCP 客户端提供服务时的输出