Go语言UDP网络程序设计
另外,UDP 是不保证可靠性的通信协议,所以客户机和服务器之间只要建立连接,就可以直接通信,而不用调用 Aceept() 进行连接确认。本节将详细讲解 UDP 网络编程服务器、客户机的设计原理和设计过程。
UDPAddr 地址结构体
在进行 UDP 网络编程时,服务器或客户机的地址使用 UDPAddr 地址结构体表示,UDPAddr 包含两个字段:IP 和 Port,形式如下:
type UDPAddr struct {
IP IP
Port int
}
func ResolveUDPAddr(net, addr string) (*UDPAddr, error)
在调用函数 ResolveUDPAddr() 时,参数 net 是网络协议名,可以是“udp”、“udp4”或“udp6”。参数 addr 是 IP 地址或域名,如果是 IPv6 地址则必须使用“[]”括起来。另外,端口号以“:”的形式跟随在 IP 地址或域名的后面,端口是可选的。函数 ResolveUDPAddr() 调用成功后返回一个指向 UDPAddr 结构体的指针,否则返回一个错误类型。
另外,UDPAddr 地址对象还有两个方法:Network() 和 String(),Network() 方法用于返回 UDPAddr 地址对象的网络协议名,比如“udp”;String() 方法可以将 UDPAddr 地址转换成字符串形式。这两个方法原型定义如下:
func (a *UDPAddr) Network() string
func (a *UDPAddr) String() string
UDPConn 对象
在进行 UDP 网络编程时,客户机和服务器之间是通过 UDPConn 对象实现连接的,UDPConn 是 Conn 接口的实现。UDPConn 对象绑定了服务器的网络协议和地址信息。UDPConn 对象定义如下:
type UDPConn struct {
//空结构
}
ReadFromUDP() 方法和 WriteToUDP() 方法的原型定义如下:
func (c *UDPConn) ReadFromUDP(b []byte) (n int, addr *UDPAddr, err error)
func (c *UDPConn) WriteToUDP(b []byte, addr *UDPAddr) (int, error)
UDP 服务器设计
在 UDP 网络编程中,服务器工作过程如下:1) UDP 服务器首先注册一个公知端口,然后调用 ListenUDP() 函数在这个端口上创建一个 UDPConn 连接对象,并在该对象上和客户机建立不可靠连接。
2) 如果服务器和某个客户机建立了 UDPConn 连接,就可以使用该对象的 ReadFromUDP() 方法和 WriteToUDP() 方法相互通信了。
3) 不管上一次通信是否完成或正常,UDP 服务器依然会接受下一次连接请求。
函数 ListenUDP() 原型定义如下:
func ListenUDP(net sting, laddr *UDPAddr) (*UDPConn, error)
在调用函数 ListenUDP() 时,参数 net 是网络协议名,可以是“udp”、“udp4”或“udp6”。参数 laddr 是服务器本地地址,可以是任意活动的主机地址,或者是内部测试地址“127.0.0.1”。该函数调用成功,返回一个 UDPConn 对象;调用失败,返回一个错误类型。【示例 1】UDP Server 端设计,服务器使用本地地址,服务端口号为 5001。服务器设计工作模式采用循环服务器,对每一个连接请求调用线程 handleClient 来处理。
//UDP Server 端设计 package main import( "fmt" "net" "os" ) func main() { service := ":5001" udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp", service) checkError(err) conn, err := net.ListenUDP("udp", udpAddr) checkError(err) for { handleClient(conn) } } func handleClient(conn *net.UDPConn) { var buf [512]byte n, addr, err := conn.ReadFromUDP(buf[0:]) if err != nil { return } fmt.Println("Receive from client", addr.String(), string(buf[0:n])) conn.WriteToUDP([]byte("Welcome Client!"), addr) } func checkError(err error) { if err != nil { fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error()) os.Exit(1) } }
UDP 客户机设计
在 UDP 网络编程中,客户机工作过程如下:1) UDP 客户机在获取了服务器的服务端口号和服务地址之后,可以调用 DialUDP() 函数向服务器发出连接请求,如果请求成功会返回 UDPConn 对象。
2) 客户机可以直接调用 UDPConn 对象的 ReadFromUDP() 方法或 WriteToUDP() 方法,与服务器进行通信活动。
3) 通信完成后,客户机调用 Close() 方法关闭 UDPConn 连接,断开通信链路。
函数 DialUDP() 原型定义如下:
func DialUDP(net string, laddr, raddr *UDPAddr)(*UDPConn, error)
在调用函数 DialUDP() 时,参数 net 是网络协议名,可以是“udp”、“udp4”或“udp6”。参数 laddr 是本地主机地址,可以设为 nil。参数 raddr 是对方主机地址,必须指定不能省略。函数调用成功后,返回 UDPConn 对象;调用失败,返回一个错误类型。方法 Close() 的原型定义如下:
func (c *UDPConn) Close() error
该方法调用成功后,关闭 UDPConn 连接;调用失败,返回一个错误类型。【示例 2】UDP Client 端设计,客户机通过内部测试地址“127.0.0.1”和端口 5001 和服务器建立通信连接。
// UDP Client端设计 package main import( "fmt" "net" "os" ) func main() { if len(os.Args) != 2 { fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port", os.Args[0]) } service := os.Args[1] udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp", service) checkError(err) conn, err := net.DialUDP("udp", nil, udpAddr) checkError(err) _, err = conn.Write([]byte("Hello server!")) checkError(err) var buf [512]byte n, addr, err := conn.ReadFromUDP(buf[0:]) checkError(err) fmt.Println("Reply form server", addr.String(), string(buf[0:n])) conn.Close() os.Exit(0) } func checkError(err error) { if err != nil { fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error()) os.Exit(1) } }编译并运行服务器端和客户端,测试过程如下:
启动服务器:go run .\main.go
客户机连接:go run .\client.go 127.0.0.1:5001
服务器响应:Receive from client 127.0.0.1:53825 Hello server!
客户机接收:Reply form server 127.0.0.1:5001 Welcome Client!
总之,TCP 可以保证客户机、服务器双方按照可靠有序的方式进行通信,但通信效率低;而 UDP 虽然不能保证通信的可靠性,但通信效率要高得多,在有些场合还是非常有用的。
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