目录

Go语言网络协议基础   

协议

实现

跨平台网络抽象

简单代码展示

服务端

客户端

服务端客户端通信实战

Go Linux服务端

Go Linux客户端

Windows C++ 客户端

总结 

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Go语言网络协议基础   

        在 Go 语言中，net/http 包提供了强大的工具来创建 HTTP 服务器。以下是创建基本服务器的步骤：

  net/http 包是 Go 语言用于网络编程，特别是用于构建和处理 HTTP 和 HTTPS 协议的应用程序的标准库。我们来探讨一下它的实现方式和它所遵循的协议。

协议

1. HTTP（超文本传输协议）：net/http 包最主要的功能是支持 HTTP，这是一种应用层协议，用于分布式、协作性和超媒体信息系统。HTTP 是一个无状态的请求-响应协议，通常运行在 TCP/IP 协议之上。

2. HTTPS（安全的 HTTP）：HTTPS 是 HTTP 的安全版本，它在传输层使用 SSL/TLS 协议来提供加密通信和安全的身份认证。net/http 包通过内置的 crypto/tls 包支持 HTTPS。

实现

1. HTTP 服务器：

   • net/http 包通过提供 http.ListenAndServe 函数来启动 HTTP 服务器。这个函数内部创建了一个 net.Listener，通常是一个 TCP 监听器，用于监听传入的 HTTP 请求。
   • 当接收到 HTTP 请求时，它将请求分派给注册的处理函数（使用 http.HandleFunc 或 http.Handle 注册）。
   • 这些处理函数接收 http.ResponseWriter 和 http.Request 对象，用于构造响应和解析请求。

2. HTTP 客户端：

   • net/http 包提供了一个默认的客户端（http.DefaultClient），该客户端使用 http.Transport 来管理 HTTP 请求的底层细节。
   • http.Transport 管理连接池，处理请求的发送，以及接收响应。
   • 它通过 TCP 连接发送 HTTP 请求，并接收响应。对于 HTTPS，它还负责处理 TLS 握手过程。

3. Request 和 Response 处理：

   • HTTP 请求和响应都被抽象为 http.Request 和 http.Response 类型。
   • 这些类型提供了丰富的方法和字段，用于访问和修改 HTTP 请求和响应的各个部分，如 URL、头部、主体等。

4. 扩展性和灵活性：

   • net/http 包设计灵活，易于扩展。开发者可以自定义处理函数、中间件、客户端的行为等。
   • 它还允许开发者替换或增强底层的传输机制，例如通过实现自定义的 http.RoundTripper。

跨平台网络抽象

1. 网络 I/O：net/http 包的底层网络 I/O 操作（如 TCP 连接）主要依赖于 Go 语言的 net 包。net 包提供了一个平台独立的接口来处理网络 I/O 操作。

2. Go 调度器：Go 的运行时包括一个高效的调度器，用于调度 Go 程程（goroutines）。这个调度器是独立于操作系统线程的，但会与之交互，以高效地利用多核心处理器。网络 I/O 操作通常在 Go 程程中异步执行。

简单代码展示

服务端

import ("net/http"
)//创建处理函数
func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {w.Write([]byte("Hello, 世界"))
}//注册处理函数
http.HandleFunc("/", handler)//启动
http.ListenAndServe(":8080", nil)

客户端

//发送请求
resp, err := http.Get("http://localhost:8080")
if err != nil {// 处理错误
}
defer resp.Body.Close()//读取响应
body, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)
if err != nil {// 处理错误
}
fmt.Println(string(body))

 

服务端客户端通信实战

Go Linux服务端

package mainimport ("encoding/json""fmt""io/ioutil""log""net/http""strings"
)// Message 结构体用于 JSON 响应和请求
type Message struct {Text string `json:"text"`
}func main() {http.HandleFunc("/echo", echoHandler) // 处理 /echo 路径http.HandleFunc("/post", postHandler) // 处理 /post 路径fmt.Println("服务器启动在 http://localhost:8080")log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil)) // 启动服务器
}// echoHandler 用于回应客户端发送的消息
func echoHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {// 只接受 GET 请求if r.Method != http.MethodGet {http.Error(w, "只支持 GET 请求", http.StatusMethodNotAllowed)return}message := r.URL.Query().Get("message")response := Message{Text: message}jsonResponse, err := json.Marshal(response)if err != nil {http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)return}w.Header().Set("Content-Type", "application/json")w.Write(jsonResponse)
}// postHandler 接受 JSON 数据并返回
func postHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {// 只接受 POST 请求if r.Method != http.MethodPost {http.Error(w, "只支持 POST 请求", http.StatusMethodNotAllowed)fmt.Println("ERROR 1")return}var message Messagebody, err := ioutil.ReadAll(r.Body)if err != nil {http.Error(w, "无法读取 body", http.StatusBadRequest)fmt.Println("ERROR 2")return}defer r.Body.Close()var cleanedJSON stringjsonString := string(body)if !isValidJSON(jsonString) {cleanedJSON = removeInvalidChars(jsonString)}err = json.Unmarshal([]byte(cleanedJSON), &message)if err != nil {http.Error(w, "无法解析 JSON", http.StatusBadRequest)fmt.Println("ERROR 3")return}jsonResponse, err := json.Marshal(message)if err != nil {http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)fmt.Println("ERROR 4")return}w.Header().Set("Content-Type", "application/json")w.Write(jsonResponse)
}func isValidJSON(jsonString string) bool {// 检查JSON字符串是否包含特殊字符return strings.IndexFunc(jsonString, func(r rune) bool {return r < 32 || r >= 127}) == -1
}func removeInvalidChars(jsonString string) string {var validChars []runefor _, r := range jsonString {if r >= 32 && r < 127 {validChars = append(validChars, r)}}return string(validChars)
}

解释一下 http.HandleFunc 的工作原理：

1. 函数签名：http.HandleFunc 需要两个参数：一个字符串（表示 URL 路径）和一个处理函数。这个处理函数必须符合特定的签名：它接受一个 http.ResponseWriter 和一个 *http.Request 作为参数。

2. 函数引用：在 http.HandleFunc("/echo", echoHandler) 中，echoHandler 是一个函数引用，而不是一个函数调用。这意味着我们传递的是函数本身，而不是执行该函数的结果。

3. 延迟执行：当服务器运行并接收到路径为 /echo 的 HTTP 请求时，net/http 包的内部机制会调用 echoHandler 函数，并且为它提供必要的 http.ResponseWriter 和 *http.Request 参数。这是在请求发生时发生的，而不是在设置路由时。

4. 回调机制：可以把 echoHandler 理解为一个回调函数。在编程中，回调函数是在特定事件或条件满足时由另一个函数调用的函数。在这种情况下，事件是对 /echo 路径的 HTTP 请求。

因此，当你在 http.HandleFunc 中看到 echoHandler 没有传递参数，这是因为你只是在注册一个当特定 HTTP 请求到来时应该被调用的函数，而实际的参数传递是在请求处理时由 net/http 包自动处理的。

        这里我们加入json解析的可能错误处理，处理来自windows客户端的json格式错误问题。然后让windows客户端来访问Linux上go写的服务。

Go Linux客户端

        需要配置好服务端设定的IP、端口、访问接口等。还有向URL发字符串时特殊字符例如空格、&、￥、%这些如何处理的问题。

package mainimport ("bytes""encoding/json""fmt""io/ioutil""net/http"
)type Message struct {Text string `json:"text"`
}func main() {getResponse, err := http.Get("http://localhost:8080/echo?message=Hello%2C%20Go%21")if err != nil {panic(err)}defer getResponse.Body.Close()body, err := ioutil.ReadAll(getResponse.Body)if err != nil {panic(err)}fmt.Println("GET Response:", string(body))message := Message{Text: "Hi from Client"}jsonRequest, err := json.Marshal(message)if err != nil {panic(err)}postResponse, err := http.Post("http://localhost:8080/post", "application/json", bytes.NewBuffer(jsonRequest))if err != nil {panic(err)}defer postResponse.Body.Close()body, err = ioutil.ReadAll(postResponse.Body)if err != nil {panic(err)}fmt.Println("POST Response:", string(body))
}

        这里打一个Get请求和一个Post请求，经测试，Linux本地没问题。

Windows C++ 客户端

        windows客户端开100线程取while true的访问，看看服务器能否顶住。

#include <windows.h>
#include <vector>
#include <winhttp.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <thread>#pragma comment(lib, "winhttp.lib")std::string SendRequest(const std::string& serverName, const std::string& apiPath, bool isPost, const std::string& postData = "") {std::stringstream responseStream;HINTERNET hSession = WinHttpOpen(L"A WinHTTP Example Program/1.0", WINHTTP_ACCESS_TYPE_DEFAULT_PROXY, WINHTTP_NO_PROXY_NAME, WINHTTP_NO_PROXY_BYPASS, 0);if (!hSession) {responseStream << "WinHttpOpen failed with error: " << GetLastError();return responseStream.str();}std::wstring wServerName = std::wstring(serverName.begin(), serverName.end());std::wstring wApiPath = std::wstring(apiPath.begin(), apiPath.end());HINTERNET hConnect = WinHttpConnect(hSession, wServerName.c_str(), 8080, 0);if (!hConnect) {responseStream << "WinHttpConnect failed with error: " << GetLastError();WinHttpCloseHandle(hSession);return responseStream.str();}LPCWSTR method = isPost ? L"POST" : L"GET";HINTERNET hRequest = WinHttpOpenRequest(hConnect, method, wApiPath.c_str(), NULL, WINHTTP_NO_REFERER, WINHTTP_DEFAULT_ACCEPT_TYPES, 0);if (!hRequest) {responseStream << "WinHttpOpenRequest failed with error: " << GetLastError();WinHttpCloseHandle(hConnect);WinHttpCloseHandle(hSession);return responseStream.str();}BOOL bResults = FALSE;std::wstring wPostData = std::wstring(postData.begin(), postData.end());if (isPost) {bResults = WinHttpSendRequest(hRequest, L"Content-Type: application/json", -1, (LPVOID)wPostData.c_str(), wPostData.size() * sizeof(wchar_t), wPostData.size() * sizeof(wchar_t), 0);}else {bResults = WinHttpSendRequest(hRequest, WINHTTP_NO_ADDITIONAL_HEADERS, 0, WINHTTP_NO_REQUEST_DATA, 0, 0, 0);}if (!bResults) {responseStream << "WinHttpSendRequest failed with error: " << GetLastError();}else {bResults = WinHttpReceiveResponse(hRequest, NULL);DWORD dwSize = 0;DWORD dwDownloaded = 0;LPSTR pszOutBuffer;if (bResults) {do {dwSize = 0;if (!WinHttpQueryDataAvailable(hRequest, &dwSize)) {responseStream << "WinHttpQueryDataAvailable failed with error: " << GetLastError();break;}pszOutBuffer = new char[dwSize + 1];if (!pszOutBuffer) {responseStream << "Out of memory";dwSize = 0;break;}else {ZeroMemory(pszOutBuffer, dwSize + 1);if (!WinHttpReadData(hRequest, (LPVOID)pszOutBuffer, dwSize, &dwDownloaded)) {responseStream << "WinHttpReadData failed with error: " << GetLastError();}else {responseStream.write(pszOutBuffer, dwDownloaded);}delete[] pszOutBuffer;}} while (dwSize > 0);}}if (hRequest) WinHttpCloseHandle(hRequest);if (hConnect) WinHttpCloseHandle(hConnect);if (hSession) WinHttpCloseHandle(hSession);return responseStream.str();
}std::string serverName = "192.168.125.104";
std::string getApiPath = "/echo?message=Hello%2C%20Go%21";
std::string postApiPath = "/post";
std::string postData = "{\"text\":\"HifromClient\"}";void myfunc_work() {while (1){std::string getResponse = SendRequest(serverName, getApiPath, false);std::string postResponse = SendRequest(serverName, postApiPath, true, postData);std::cout << "GET Response: " << getResponse << std::endl;std::cout << "POST Response: " << postResponse << std::endl;}
}int main() {std::vector<std::thread> thvec;for (int i = 0; i < 100; i++){thvec.push_back(std::thread(myfunc_work));}for (int i = 0; i < 10; i++){thvec[i].join();}return 0;
}

        实际上肯定不是100个线程同时访问，我的服务器时intel N100的低功耗芯片，Go语言编写的服务能顶住。没有错误出现，都返回成功了  32G的服务器服务内存占比40左右：

        多线程访问图：

        Linux服务器cpu占用：

 

 

总结 

        简单的服务端与客户端通信，检验了go语言高并发的恐怖。