浅谈Socket编程

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说到Socket，想必大家会觉得陌生又熟悉。许多同学听说过Socket，但仅仅知道它翻译成中文叫做套接字，除此之外似乎并没有太多的了解了。那么今天我就来抛砖引玉地聊一聊Socket。有人说

The lower application layers are all about socket programming
应用的底层全是和socket打交道

一看到涉及底层，有的同学就表示：图片描述
其实这些东西并不深奥，只要花一些时间去看，肯定是能够看懂的，并且一但找到了点儿感觉，会觉得Socket非常有趣。
你难道不好奇浏览器是怎样和web服务器勾搭在一起来取悦你的吗？许多网络应用都通过Socket来交流，所以Socket在网络编程里占有了很重要的地位。
那么言归正传，到底什么是Socket的呢？——大学教材上的答案是套接字。我个人觉得这是一个不太好的翻译，虽然说仔细一想有那么点儿意思，但是99%的人即使看见套接字这个词，依然不知道是什么鬼，所以没有翻译的必要。就像Rap你硬要说中文翻译叫拉普也没啥意义对吧。
在Unix中，有一种说法叫

Everything is a file
一切皆文件

所以你只需要记住Socket是某种类型文件的抽象图片描述
怎么理解这句话呢？想象一下，假设你要开发一个网络应用，需要在两个客户端之间发消息。整个过程可能包含以下步骤：

  • 客户端组装数据
  • 客户端之间约定好数据格式
  • 客户端向指定地址发送请求
  • DNS服务器解析请求地址
  • DNS没有找到地址，然后跳转到另一个DNS，一直到找到为止
  • 返回客户端真实的IP
  • 客户端向对应IP建立连接请求（三次握手）
  • 开始发送数据，窗口以2的k次幂大小滑动
    ……
    以上省略一本页数为1047的《TCP/IP》图片描述
    有人可能已经喷了，你不是说Socket编程很简单吗，这还叫简单？
    正因为这很复杂，所以前人们对这个过程进行了一种抽象，来帮助我们编程。
    你不就是想把数据发给对方吗？组装数据然后发给某人这个过程，和组装好数据然后写到某个文件里有什么区别呢？对了，没有区别。
    Socket就是一种特殊的文件。它是一个连接了两个用户的文件，任何一个用户向Socket里写数据，另一个用户都能看得到，不管这两个用户分布在世界上相距多么遥远的角落，感觉就像坐在一起传纸条一样。
    这么讲Socket应该更容易理解吧？这种抽象是非常重要的，因为它屏蔽了更底层的东西，我就想写个程序发送下数据，为什么要关系物理层怎么传输呢，对吧。
    所以有了Socket的概念之后，我们在两个客户端之间发送消息可能就是这样的：
  • 指定对方的地址
  • 打开一个和对方连接的Socket
  • 把Socket当成普通的文件，往里写数据
  • 要是发现Socket里有数据，就读出来，那必然是对方发过来的

这样的话，网络编程是不是就非常简单了呢？
那么下面我们用Go语言作为示例，演示一下。



package main

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

func main() {
    //使用tcp协议，要监听的是6666端口
    tcpAddr, err := net.ResolveTcpAddr("tcp", "localhost:6666")
    checkError(err)
    //开始监听
    fd, err := net.ListenTcp("tcp", tcpAddr)
    checkError(err)
    for {
        //获取Socket
        conn, err := fd.Accept()
        if err != nil {
            continue
        }
        //你的逻辑
        go Handle(conn)
    }
}

func Handle(conn *net.Conn) {
    //You can do anything you want to here...
}

func checkError(err error) {
    if err != nil {
        fmt.Fprintln(os.Stderr, err)
        os.Exit(1)
    }
}


 




端口是什么概念？可以近似这么想：一台电脑就是你家的小区，你买东西如果填的地址是你家小区，那么快递员最多能把东西送到小区门口；但是如果你写上了你家的门牌号，那么快递员就能送到你家门口。同样的，电脑上同时运行着很多程序，比如QQ，旺旺…但是电脑只有只有一个IP地址，一条消息来了没人知道这个消息是给谁的，于是就有了端口的概念。QQ在这台电脑的4567端口，旺旺在这台电脑1234端口。发消息的人只要知道它在什么端口，就能准确地把消息发过来了。

同样的，网络通信两端的人得事先约定好一个端口，然后一个人守着这个端口，待另一方连接了这个端口，这才算建立了Socket连接。就好两个人打电话，不需要关心信号怎么转换和传输，但在建立这次通话之前必须有人拨号，同时有人守在电话旁。

于是上面的代码应该就可以理解了吧？

一个程序猿走到"localhost:6666"这个“电话”旁边


tcpAddr,err := net.ResolveTcpAddr("tcp","localhost:6666")`


然后坐下来等电话响


fd,err := net.ListenTcp("tcp", tcpAddr)


他也不知道女朋友什么时候打电话过来，于是开始了漫长的等待


//一个死循环 for { conn,err := fd.Accept() //电话没有响就一直堵在上面这条语句 }


在漫长地等待中，突然电话响了，然后开始了一段佳话（程序终于不堵了，接着向下执行）


go Handle(conn)


Handle方法就用来处理对话，数据都在conn里面，只需要学习相关的API就能知道怎么把具体的内容取出来了。

整个过程是不是很简单？

有些机智的同学可能已经发现了，要这样的话，两个人都在等对方打电话过来，岂不是就终身无缘了(这种误会就像韩剧)。对的，所以我们还需要知道，如何给对方拨号。这是很关键的一步，一般妹子不好意思，那么自然我们得上了。

怎么拨号呢？请看代码：


import (
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "net"
    "os"
)

func main() {
    tcpAddr, err := net.ResolveTcpAddr("tcp", "localhost:6666")
    checkError(err)
    conn, err := net.DialTcp("tcp", nil, tcpAddr)
    checkError(err)
    _, err = conn.Write([]byte("妹子，约吗？"))
    result, err := ioutil.ReadAll(conn)
    //不约，叔叔我们不约
}

func checkError(err error) {
    if err != nil {
        fmt.Fprintln(os.Stderr, err)
        os.Exit(1)
    }
}


 


解释一下，一般妹子都比较含蓄，告诉你联系方式不那么直接，你得破解一下
tcpAddr := net.ResolveTcpAddr("tcp", "localhost:6666")


呵呵，嘴上说不要身体却很诚实嘛，这么容易就破解了。（其实是Go的包比较好用好吗！）

然后按着电话号拨打电话


conn, err := net.DialTcp("tcp", nil, tcpAddr)


电话打通了，conn就代表这次通话。屌丝们已经急不可耐了，于是大喊一句：


_, err = conn.Write([]byte("妹子，约吗？"))


为什么我第一个返回值用_，这表示我不想知道函数的返回结果，即Write了多少个字节。我问妹子约不约，你说我关不关心这句话包含几个字节？


result, err := ioutil.ReadAll(conn)


妹子给的回复就在result里，慢慢去琢磨吧……




以上示例并不完整，完整的示例网上到处可见，希望大家能自己写一写。

本篇只是粗浅地讲了讲什么是Socket编程以及基本过程，之后会有更细致地讲解(比如：并发)。


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