Socket 编程（一）：Dial 函数及其使用

传统的 Socket 编程

在 Go 语言中进行网络编程时，比传统的网络编程实现更加简洁。

回想下我们在 C 语言中编写网络程序时，以基于 TCP 协议的网络服务为例，客户端和服务端的实现流程通常是这样的：

从服务端来看，代码编写分为以下几个步骤：

1. 建立并绑定 Socket：首先服务端使用 socket() 函数建立网络套接字，然后使用 bind() 函数为套接字绑定指定的 IP 和端口；
2. 监听请求：接下来，服务端使用 listen() 函数监听客户端对绑定 IP 和端口的请求；
3. 接收连接：如果有请求过来，并通过三次握手成功建立连接，则使用 accept() 函数接收并处理该连接；
4. 处理请求与发送响应：服务端通过 read() 函数从上述已建立连接读取客户端发送的请求数据，经过处理后再通过 write() 函数将响应数据发送给客户端。

从客户端来看，代码编写分为以下几个步骤：

1. 建立 Socket：客户端同样使用 socket()函数建立网络套接字；
2. 建立连接：然后调用 connect() 函数传入 IP 和端口号建立与指定服务端网络程序的连接；
3. 发送请求与接收响应：连接建立成功后，客户端就可以通过 write() 函数向服务端发送数据，并使用 read() 函数从服务端接收响应。

基于 UDP 协议的网络服务大致流程也是一样的，只是服务端和客户端之间不需要建立连接。

Go 语言标准库对这个过程进行了抽象和封装，无论我们使用什么协议建立什么形式的连接，都只需要调用net.Dial() 函数就可以了，从而大大简化了代码的编写量，下面我们就来看看该函数的用法。

Dial() 函数

Dial() 函数的原型如下：

func Dial(network, address string) (Conn, error) {
    var d Dialer
    return d.Dial(network, address)
}

其中 network 参数表示传入的网络协议（比如 tcp、udp 等），address 参数表示传入的 IP 地址或域名，而端口号是可选的，如果需要指定的话，以「:」的形式跟在地址或域名的后面就好了。如果连接成功，该函数返回连接对象，否则返回 error。

我们来看一下几种常见协议的调用方式。

1、TCP连接：

conn, err := net.Dial("tcp", "192.168.10.10:80")

2、UDP连接：

conn, err := net.Dial("udp", "192.168.10.10:8888")

3、ICMP连接（使用协议名称）：

conn, err := net.Dial("ip4:icmp", "www.xueyuanjun.com")

注：ip4 表示 IPv4，相应的 ip6 表示 IPv6。

4、ICMP连接（使用协议编号）：

conn, err := net.Dial("ip4:1", "10.0.0.3")

注：我们可以通过以下链接查看协议编号的含义：http://www.iana.org/assignments/protocol-numbers/protocol-numbers.xml。

目前，Dial() 函数支持如下几种网络协议：tcp、tcp4、tcp6、udp、udp4、udp6、ip、ip4、ip6、unix、unixgram 和 unixpacket，这些协议解释如下：

• tcp：代表 TCP 协议，其基于的 IP 协议的版本根据参数 address 的值自适应。
• tcp4：代表基于 IP 协议第四版的 TCP 协议。
• tcp6：代表基于 IP 协议第六版的 TCP 协议。
• udp：代表 UDP 协议，其基于的 IP 协议的版本根据参数 address 的值自适应。
• udp4：代表基于 IP 协议第四版的 UDP 协议。
• udp6：代表基于 IP 协议第六版的 UDP 协议。
• unix：代表 Unix 通信域下的一种内部 socket 协议，以 SOCK_STREAM 为 socket 类型。
• unixgram：代表 Unix 通信域下的一种内部 socket 协议，以 SOCK_DGRAM 为 socket 类型。
• unixpacket：代表 Unix 通信域下的一种内部 socket 协议，以 SOCK_SEQPACKET 为 socket 类型。

在成功建立连接后，我们就可以进行数据的发送和接收，发送数据时，使用连接对象 conn 的 Write() 方法，接收数据时使用 Read() 方法。接下来，学院君通过一个简单的示例程序给大家演示下 Go 语言中网络编程的实现。

TCP 示例程序

我们将通过建立 TCP 连接来实现简单的 HTTP 协议 —— 通过向网络主机发送 HTTP Head 请求，读取网络主机返回的信息，具体代码实现如下：

package main

import (
    "bytes"
    "fmt"
    "io"
    "net"
    "os"
)

func main() {
    if len(os.Args) != 2 {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port", os.Args[0])
        os.Exit(1)
    }
    // 从参数中读取主机信息
    service := os.Args[1]

    // 建立网络连接
    conn, err := net.Dial("tcp", service)
    // 连接出错则打印错误消息并退出程序
    checkError(err)

    // 调用返回的连接对象提供的 Write 方法发送请求
    _, err = conn.Write([]byte("HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"))
    checkError(err)

    // 通过连接对象提供的 Read 方法读取所有响应数据
    result, err := readFully(conn)
    checkError(err)

    // 打印响应数据
    fmt.Println(string(result))

    os.Exit(0)
}

func checkError(err error) {
    if err != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
        os.Exit(1)
    }
}

func readFully(conn net.Conn) ([]byte, error) {
    // 读取所有响应数据后主动关闭连接
    defer conn.Close()

    result := bytes.NewBuffer(nil)
    var buf [512]byte
    for {
        n, err := conn.Read(buf[0:])
        result.Write(buf[0:n])
        if err != nil {
            if err == io.EOF {
                break
            }
            return nil, err
        }
    }
    return result.Bytes(), nil
}

测试上述代码，输出如下：

对于 80 端口，还可以通过 http 进行替代：

可以看到，通过 Go 语言编写的网络程序整体实现代码非常简单清晰，就是建立连接、发送数据、接收数据，不需要我们关注底层不同协议通信的细节。