golang net包基础解析

这里主要介绍网络包内主要的几个类型。

net包是提供了底层的网络接口的，但是平时我们需要就是两个主要的接口，Listener和Conn。

1. Conn

Conn是一个基本的接口类型，以数据流为向导的网络连接接口。注意他是接口类型，不需要我们来手动构造实现Conn接口。

生成满足Conn接口的类型的函数

func Dial(network, address string) (Conn, error)
func DialTimeout(network, address string, timeout time.Duration) (Conn, error)
func FileConn(f *os.File) (c Conn, err error)
func Pipe() (Conn, Conn)

通常在网络内，我们使用Dial()这个函数，来建立连接。

他的两个参数，第一个是网络连接类型。

有这么些种类：

"tcp"

,

"tcp4" (IPv4-only)

,

"tcp6" (IPv6-only)

,

"udp"

,

"udp4" (IPv4-only)

,

"udp6" (IPv6-only)

,

"ip"

,

"ip4" (IPv4-only)

,

"ip6" (IPv6-only)

,

"unix"

,

"unixgram"

and

"unixpacket"

.

在Go中，主要处理了IP网络、TCP网络、UDP网络和UNIX网络。Go中Conn主要是处理在网络层之上的。所以在使用IP网络的时候，后面必须添加IP层上使用的协议名称或协议号。比如

Dial("ip4:1", "127.0.0.1")
Dial("ip6:ospf", "::1")

但是这样做之后，必须自己实现里面的IP数据包的内容，比如你协议使用TCP，那么TCP的字段都需要你手动来构造。通常我们直接使用TCP或UDP网络就可以了。

第二个参数是网络地址，在IP网络内，只用给出网络ip地址就可以了，在tcp或udp网络内，需要给出网络端口，但是如果你给出上层网络协议也是可以的，如

Dial("tcp", "12.34.56.78:80")
Dial("tcp", "google.com:http")
Dial("tcp", "[2001:db8::1]:http")   //注意ipv6，必须使用[]进行包裹
Dial("tcp", "[fe80::1%lo0]:80")     //[ipv6-host%zone]:80

Conn是中间的网络接口，实际上是Dial()会判断所属的网络类型，如果是TCP网络，那么它会返回TCPConn，如果是UDP网络，则会返回UDPConn，如果是IP网络，则返回IPConn。

由于获得的是Conn接口变量，net包内没有以Conn作为参数的函数，所以获得Conn之后，只能调用他的接口函数。

conn.Write(data)
conn.Read(data)

其实最终生成满足这些Conn接口的变量类型其实是一个内部包含socket的结构体。它的真是类型其实是conn，但是只是在net包内部使用，对外使用的只有Conn接口类型变量和下面会提到的内嵌它的TCPConn这类类型变量。

1.1 TCPConn

TCPConn是在TCP网络上Conn接口类型的一种实现。注意他是实实在在的结构体类型

type TCPConn struct {
conn    //这个conn是内部的一个Conn接口类型的实现
}

这里提一下关于结构体内嵌接口（a struct with embedded an interface），其实含义比较简单，如果你通过传入一个非nil的接口变量来构造这个Struct，那么这个Struct就内嵌了满足这个接口的变量。但是也只能访问他的接口的函数。我们可以通过Struct来重新定义函数来覆盖原来的接口内的函数。比较明显的例子可以看sort.Reverse()。

TCPConn额外实现了一些便利的操作函数与TCP相关的函数。通常情况下，我们使用TCPConn已经满足了所有的TCP的连接需求。

比如ReadFrom()函数，示例如下

msg := bytes.NewBufferString("woqunidaye")  //可以创建一个Buffer变量
_, err = tcpConn.ReadFrom(msg)  //Buffer变量是实现了io.Reader的接口

1.2 UDPConn

与TCPConn同理，只是对conn的一个封装，并添加了许多额外的函数。

1.3 总结

在Conn里，其实扮演了一个连接通道的角色，类似于C语音的里的socket。在net包里，有实现Conn接口的类型有TCPConn、UDPConn、UnixConn、IPConn这4个结构体类型。其实他们都是内部内嵌了一个conn结构体（它其实包含了socket的文件描述符），我们可以直接使用net.Dial()来获得Conn接口变量，也可以使用各自的如net.DialTCP()函数来获得TCPConn类型变量，我们也可以通过对Conn接口变量进行断言，来转化成如TCPConn这些实际的类型。

1.4 示例

func dialInTCP() {
conn, err := net.Dial("tcp", "127.0.0.1:8080")  //开启TCP连接端口
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
defer conn.Close()
msg := []byte("woqunidaye")
if tconn, ok := conn.(*net.TCPConn); ok {   //这里可以断言，因为是tcp连接，其实值类型就是TCPConn
fmt.Println("assert success")
tconn.CloseRead()   //尝试调用TCPConn的函数
_, err = tconn.Write(msg)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
} else {
_, err = conn.Write(msg)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
}
}

func listenTCP() {
l, err := net.Listen("tcp", ":8080")    //监听TCP，8080端口
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
defer l.Close()
for {
conn, err := l.Accept() //接受连接，当上面Dial的时候，这就会接受连接
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
go func(c net.Conn) {   //使用goroutine，并发
buf := make([]byte, 256)    //接受字段
_, err = c.Read(buf)    //读取内容
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
fmt.Println(string(buf))
c.Close()
}(conn)
}
}

2. PacketConn

PacketConn是一个接口类型，与Conn的区别在于，Conn是基于流式的网络连接接口，而PacketConn是基于网络包的网络连接接口。由于其基于网络包的特性，所以实现该接口的类型有IPConn和UDPConn类型，即是网络层的连接类型。PacketConn的与Conn的实现函数的区别在，前者实现的是

ReadFrom

和

WriteTo

函数，而后者实现的是

Read

和

Write

函数。

这里有个大坑在PacketConn里，PacketConn的ReadFrom(b []byte)函数指的是从Socket接收数据，写入到b字节切片中。刚好跟io.ReaderFrom接口的含义相反。相对应的WriteTo(b []byte, addr *UDPAddr)是把b的数据写入Socket，发送到指定地址。而TCPConn实现的是io.ReaderFrom接口，所以刚好和UDP的同名函数作用相反

这个以后再研究吧，todo

这里提示一下IPConn下，PacketConn实现的ReadFrom()和Conn实现的Read()的区别。Read会将整个IP包的内容读进来，而ReadFrom只会把IP包之上的内容读进来。比如在ICMP数据包。

3. Listener

Listener是流式协议网络的监听接口。它也是通过给定的函数来进行创建返回获得。满足Listener接口的类型有TCPListener、UnixListener。

net包中创建Listener接口的函数有两个

func FileListener(f *os.File) (ln Listener, err error)  //这个函数用来拷贝Listener用的
func Listen(net, laddr string) (Listener, error)    //创建Listener的函数

第一个函数可以通过文件描述符进行拷贝新建一个Listener，当然这两个Listener完全不冲突。

第二个函数是创建Listener的函数，net取值只能是

tcp

，

tcp4

，

tcp6

，

unix

，

unixpacket

。注意啊，没有UDP啊。laddr取值规范和上面

Dial()

一样。

3.1 TCPListener

TCPListener的监听对象类型，可以通过

ListenTCP()

函数来创建该类型变量，但是也可以通过Listener接口变量断言转化。

func ListenTCP(net string, laddr *TCPAddr) (*TCPListener, error)

3.2 UnixListener

3.3 UDP的listener

在go的net包设计里，没有UDPListener类型。因为UDP网络连接不需要建立连接，也就是没有

Accept()

步骤。我们知道UDPConn也是实现了PacketConn接口，也就是实现了WriteTo和ReadFrom接口。

在UDP网络里，WriteTo实现了发送UDP数据包，ReadFrom实现了接受数据包。

func listenUDP() {
addr, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", ":8081")
if err != nil {
log.Fatal(err)
return
}
l, err := net.ListenUDP("udp4", addr)
if err != nil {
log.Fatal(err)
return
}
defer l.Close()
buf := make([]byte, 256)
len, _, err := l.ReadFrom(buf)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
buf = buf[:len]
fmt.Println(string(buf))
}

func dialUDP() {
remoteAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", "127.0.0.1:8081")
if err != nil {
log.Fatal(err)
return
}
conn, err := net.DialUDP("udp4", nil, remoteAddr)
if err != nil {
log.Fatal(err)
return
}
msg := []byte("UDP-woqunidaye")
_, err = conn.Write(msg)
if err != nil {
log.Fatal(err)
return
}
}

至此，传输层的东西都介绍完了。