Golang Socket Server自定义协议的简单实现方案

在Server和Client通讯中，由于网络等原因很可能会发生数据丢包的现象。如果数据缺失，服务端接收的信息不完整，就会造成混乱。

我们需要在Server和Client之间建立一个通讯协议，通过协议中的规则，判断当前接收到的信息是否完整。根据信息的完整情况，采取不同的处理方式。

通讯协议protocol的核心就是设计一个头部。如果传来的信息不包含这个头部，就说明当前信息和之前的信息是同一条。那么就把当前信息和之前的那条信息合并成一条。

而协议主要包含的功能是封装(Enpack)和解析(Depack)。Enpack是客户端对信息进行数据封装。封装之后可以传递给服务器。Depack是服务器对信息进行数据解析。

其中有个Const部分，用于定义头部、头部长度、客户端传入信息长度。

在代码中，我们这样定义：

const (
 ConstHeader = "Headers"
 ConstHeaderLength = 7
 ConstMLength = 4
)

头部的内容为"Headers"，长度为7。所以ConstHeaderLenth=7.

而信息传递过程中，我们会把int类型转换成byte类型。一个int的长度等于4个byte的长度。因此，我们设置ConstMLength=4.代表客户端的传来的信息大小。

自定义协议protocal的代码示例如下：

/**
* protocol
* @Author: Jian Junbo
* @Email: junbojian@qq.com
* @Create: 2017/9/14 11:49
*
* Description: 通讯协议处理
*/
package protocol 
import (
 "bytes"
 "encoding/binary"
)
 
const (
 ConstHeader = "Headers"
 ConstHeaderLength = 7
 ConstMLength = 4
)
 
//封包
func Enpack(message []byte) []byte {
 return append(append([]byte(ConstHeader), IntToBytes(len(message))...), message...)
}
 
//解包
func Depack(buffer []byte) []byte {
 length := len(buffer)
 
 var i int
 data := make([]byte, 32)
 for i = 0; i < length; i++ {
 
  if length < i + ConstHeaderLength + ConstMLength{
   break
  }
  if string(buffer[i:i+ConstHeaderLength]) == ConstHeader {
   messageLength := ByteToInt(buffer[i+ConstHeaderLength : i+ConstHeaderLength+ConstMLength])
   if length < i+ConstHeaderLength+ConstMLength+messageLength {
    break
   }
   data = buffer[i+ConstHeaderLength+ConstMLength : i+ConstHeaderLength+ConstMLength+messageLength]
  }
 }
 
 if i == length {
  return make([]byte, 0)
 } 
 return data
}
 
//字节转换成整形
func ByteToInt(n []byte) int {
 bytesbuffer := bytes.NewBuffer(n)
 var x int32
 binary.Read(bytesbuffer, binary.BigEndian, &x) 
 return int(x)
}
 
//整数转换成字节
func IntToBytes(n int) []byte {
 x := int32(n)
 bytesBuffer := bytes.NewBuffer([]byte{})
 binary.Write(bytesBuffer, binary.BigEndian, x)
 return bytesBuffer.Bytes()
}

Server端主要通过协议来解析客户端发送来的信息。建立一个函数，用来完成连接对接收信息的处理。其中建立了通道readerChannel，并把接收来的信息放在通道里。

在放入通道之前，使用protocol和Depack对信息进行解析。

//连接处理
func handleConnection(conn net.Conn) {
 //缓冲区，存储被截断的数据
 tmpBuffer := make([]byte, 0)
 //接收解包
 readerChannel := make(chan []byte, 10000)
 go reader(readerChannel)
 
 buffer := make([]byte, 1024)
 for{
  n, err := conn.Read(buffer)
  if err != nil{
   Log(conn.RemoteAddr().String(), "connection error: ", err)
   return
  }
  tmpBuffer = protocol.Depack(append(tmpBuffer, buffer[:n]...))
  readerChannel <- tmpBuffer  //接收的信息写入通道
 
 }
 defer conn.Close()
}

如果信息读取发生错误(包括读取到信息结束符EOF)，都会打印错误信息，并跳出循环。

Log(conn.RemoteAddr().String(), "connection error: ", err)

return

由于通道内的数据是[]byte型的。需要转换成string。这个工作有专门的获取通道数据的reader(readerChannel chan []byte)来完成。

//获取通道数据
func reader(readerchannel chan []byte) {
 for{
  select {
  case data := <-readerchannel:
   Log(string(data))  //打印通道内的信息
  }
 }
}

查看Server端代码示例：

/**
* MySocketProtocalServer
* @Author: Jian Junbo
* @Email: junbojian@qq.com
* @Create: 2017/9/14 13:54
* Copyright (c) 2017 Jian Junbo All rights reserved.
*
* Description: 服务端，接收客户端传来的信息
*/
package main 
import (
 "net"
 "fmt"
 "os"
 "log"
 "protocol"
)
 
func main() {
 netListen, err := net.Listen("tcp", "localhost:7373")
 CheckErr(err)
 defer netListen.Close()
 
 Log("Waiting for client ...")  //启动后，等待客户端访问。
 for{
  conn, err := netListen.Accept()  //监听客户端
  if err != nil {
   Log(conn.RemoteAddr().String(), "发了了错误：", err)
   continue
  }
  Log(conn.RemoteAddr().String(), "tcp connection success")
  go handleConnection(conn)
 }
}
 
//连接处理
func handleConnection(conn net.Conn) {
 //缓冲区，存储被截断的数据
 tmpBuffer := make([]byte, 0)
 //接收解包
 readerChannel := make(chan []byte, 10000)
 go reader(readerChannel)
 
 buffer := make([]byte, 1024)
 for{
  n, err := conn.Read(buffer)
  if err != nil{
   Log(conn.RemoteAddr().String(), "connection error: ", err)
   return
  }
  tmpBuffer = protocol.Depack(append(tmpBuffer, buffer[:n]...))
  readerChannel <- tmpBuffer  //接收的信息写入通道 
 }
 defer conn.Close()
}
 
//获取通道数据
func reader(readerchannel chan []byte) {
 for{
  select {
  case data := <-readerchannel:
   Log(string(data))  //打印通道内的信息
  }
 }
}
 
//日志处理
func Log(v ...interface{}) {
 log.Println(v...)
}
 
//错误处理
func CheckErr(err error) {
 if err != nil {
  fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
  os.Exit(1)
 }
}

客户端使用Enpack封装要发送到服务端的信息后，写入连接conn中。

/**
* MySocketProtocalClient
* @Author: Jian Junbo
* @Email: junbojian@qq.com
* @Create: 2017/9/14 15:23
* Copyright (c) 2017 Jian Junbo All rights reserved.
*
* Description: 
*/
package main 
import (
 "net"
 "time"
 "strconv"
 "protocol"
 "fmt"
 "os"
)
 
//发送100次请求
func send(conn net.Conn) {
 for i := 0; i < 100; i++ {
  session := GetSession()
  words := "{\"ID\":\""+strconv.Itoa(i)+"\",\"Session\":\""+session+"20170914165908\",\"Meta\":\"golang\",\"Content\":\"message\"}"
  conn.Write(protocol.Enpack([]byte(words)))
  fmt.Println(words)  //打印发送出去的信息
 }
 fmt.Println("send over")
 defer conn.Close()
}
//用当前时间做识别。当前时间的十进制整数
func GetSession() string {
 gs1 := time.Now().Unix()
 gs2 := strconv.FormatInt(gs1, 10)
 return gs2
}
 
func main() {
 server := "localhost:7373"
 tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", server)
 if err != nil{
  fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
  os.Exit(1)
 }
 
 conn, err := net.DialTCP("tcp", nil, tcpAddr)
 if err != nil{
  fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
  os.Exit(1)
 }
 
 fmt.Println("connect success") 
 send(conn) 
}

补充：golang从0到1利用socket编程实现一个简单的http服务器

开始编程

第一份代码

package main
import (
	"fmt"
	"net"
)
func accept_request_thread(conn net.Conn) {
	defer conn.Close()
	for {
		// 创建一个新切片， 用作保存数据的缓冲区
		buf := make([]byte, 1024)
		n, err := conn.Read(buf) // 从conn中读取客户端发送的数据内容
		if err != nil {
			fmt.Printf("客户端退出 err=%v\n", err)
			return
		}
		fmt.Printf(" 接受消息 %s\n", string(buf[:n]))
	}
}
func main() {
	listen, err := net.Listen("tcp", ":8888") // 创建用于监听的 socket
	if err != nil {
		fmt.Println("listen err=", err)
		return
	}
	fmt.Println("监听套接字，创建成功, 服务器开始监听。。。")
	defer listen.Close() // 服务器结束前关闭 listener
	// 循环等待客户端来链接
	for {
		fmt.Println("阻塞等待客户端来链接...")
		conn, err := listen.Accept() // 创建用户数据通信的socket
		if err != nil {
			fmt.Println("Accept() err=", err)
		} else {
			fmt.Println("通信套接字，创建成功。。。")
		}
		// 这里准备起一个协程，为客户端服务
		go accept_request_thread(conn)
	}
}

浏览器发送一个get请求：

http://192.168.0.20:8888/api/camera/get_ptz?camera_id=1324566666789876543

服务端接受到的消息如下：

http://192.168.0.20:8888/api/camera/get_ptz?camera_id=1324566666789876543

我们接下来的任务就是解析这些字符串，从中获取当前是什么方法，什么请求，参数是什么？

先定义一个小目标，获取当前是什么方法。

处理一个简单的get请求

package main
import (
	"encoding/json"
	"fmt"
	"log"
	"net"
	"strings"
)
func unimplemented(conn net.Conn){
	var buf string
	buf = "HTTP/1.0 501 Method Not Implemented\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "Server: httpd/0.1.0\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "Content-Type: text/html\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "<HTML><HEAD><TITLE>Method Not Implemented\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "</TITLE></HEAD>\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "<BODY><P>HTTP request method not supported.\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "</BODY></HTML>\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
}
func accept_request_thread(conn net.Conn) {
	defer conn.Close()
	var i int
	buf := make([]byte, 1024)
	n, err := conn.Read(buf) // 从conn中读取客户端发送的数据内容
	if err != nil {
		fmt.Printf("客户端退出 err=%v\n", err)
		return
	}
	// 获取方法
	i = 0
	var method_bt strings.Builder
	for(i < n && buf[i] != ' '){
		method_bt.WriteByte(buf[i])
		i++;
	}
	method := method_bt.String()
	if(method != "GET"){
		unimplemented(conn)
		return
	}
	for(i < n && buf[i] == ' '){
		i++
	}
	//api/camera/get_ptz?camera_id=1324566666789876543
	var url_bt strings.Builder
	for(i < n && buf[i] != ' '){
		url_bt.WriteByte(buf[i])
		i++;
	}
	url := url_bt.String()
	if(method == "GET"){
		//url ---> /api/camera/get_ptz?camera_id=1324566666789876543
		// 跳到第一个？
		var path, query_string string
		j := strings.IndexAny(url, "?")
		if(j != -1){
			path = url[:j]
			if(j + 1 < len(url)){
				query_string = url[j+1:]
			}
		}else{
			path = url
		}
		fmt.Print(path + "请求已经创建\t")
		resp := execute(path, query_string)// =1324566666789876543
		fmt.Println("返回", string(resp))
		header(conn, "application/json", len(resp));
		_ , err := conn.Write(resp)
		if(err != nil){
			fmt.Println(err)
		}
	}
}
//回应客户端必须先设置好head头，浏览器才能解析
func header(conn net.Conn, content_type string , length int ) {
	var buf string
	buf = "HTTP/1.0 200 OK\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "Server: httpd/0.1.0\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "Content-Type: " + content_type + "\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	_, _ = fmt.Sscanf(buf, "Content-Length: %d\r\n", length)
	buf = "Content-Type: " + content_type + "\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
	buf = "\r\n"
	_, _ = conn.Write([]byte(buf))
}
func execute(path string, query_string string) ([]byte) {
	query_params := make(map[string]string)
	parse_query_params(query_string, query_params)
	if("/api/camera/get_ptz" == path){
		/*
		 * do something
		 */
		camera_id := query_params["camera_id"]
		resp := make(map[string]interface{})
		resp["camera_id"] = camera_id
		resp["code"] = 200
		resp["msg"] = "ok"
		rs, err := json.Marshal(resp)
		if err != nil{
			log.Fatalln(err)
		}
		return rs
	}else if("get_abc" == path){
		/*
		 * do something
		 */
		return []byte("abcdcvfdswa")
	}
	return []byte("do't match")
}
/*map作为函数入参是作为指针进行传递的
函数里面对map进行修改时，会同时修改源map的值，但是将map修改为nil时，则达不到预期效果。*/
// camera_id=1324566666789876543&tt=%E5%88%9B%E5%BB%BA%E6%88%90%E5%8A%9F
func parse_query_params(query_string string, query_params map[string]string) {
	kvs := strings.Split(query_string, "&")
	if(len(kvs) == 0){
		return
	}
	for _, kv := range kvs {
		kv := strings.Split(kv, "=")
		if(len(kv) != 2){
			continue
		}
		query_params[kv[0]] = kv[1]
	}
}
func main() {
	listen, err := net.Listen("tcp", ":8888") // 创建用于监听的 socket
	if err != nil {
		fmt.Println("listen err=", err)
		return
	}
	fmt.Println("监听套接字，创建成功, 服务器开始监听。。。")
	defer listen.Close() // 服务器结束前关闭 listener
	// 循环等待客户端链接
	for {
		fmt.Println("阻塞等待客户端链接...")
		conn, err := listen.Accept() // 创建用户数据通信的socket
		if err != nil {
			panic("Accept() err= " + err.Error())
		}
		// 这里准备起一个协程，为客户端服务
		go accept_request_thread(conn)
	}
}

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教。

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