Go 語言 示例: 并發(fā)的Clock服務(wù)

原文鏈接：https://gopl-zh.github.io/ch8/ch8-02.html

8.2. 示例: 并發(fā)的Clock服務(wù)

網(wǎng)絡(luò)編程是并發(fā)大顯身手的一個(gè)領(lǐng)域，由于服務(wù)器是最典型的需要同時(shí)處理很多連接的程序，這些連接一般來自于彼此獨(dú)立的客戶端。在本小節(jié)中，我們會(huì)講解go語言的net包，這個(gè)包提供編寫一個(gè)網(wǎng)絡(luò)客戶端或者服務(wù)器程序的基本組件，無論兩者間通信是使用TCP、UDP或者Unix domain sockets。在第一章中我們使用過的net/http包里的方法，也算是net包的一部分。

我們的第一個(gè)例子是一個(gè)順序執(zhí)行的時(shí)鐘服務(wù)器，它會(huì)每隔一秒鐘將當(dāng)前時(shí)間寫到客戶端：

gopl.io/ch8/clock1

// Clock1 is a TCP server that periodically writes the time.
package main

import (
    "io"
    "log"
    "net"
    "time"
)

func main() {
    listener, err := net.Listen("tcp", "localhost:8000")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    for {
        conn, err := listener.Accept()
        if err != nil {
            log.Print(err) // e.g., connection aborted
            continue
        }
        handleConn(conn) // handle one connection at a time
    }
}

func handleConn(c net.Conn) {
    defer c.Close()
    for {
        _, err := io.WriteString(c, time.Now().Format("15:04:05\n"))
        if err != nil {
            return // e.g., client disconnected
        }
        time.Sleep(1 * time.Second)
    }
}

Listen函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)net.Listener的對(duì)象，這個(gè)對(duì)象會(huì)監(jiān)聽一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口上到來的連接，在這個(gè)例子里我們用的是TCP的localhost:8000端口。listener對(duì)象的Accept方法會(huì)直接阻塞，直到一個(gè)新的連接被創(chuàng)建，然后會(huì)返回一個(gè)net.Conn對(duì)象來表示這個(gè)連接。

handleConn函數(shù)會(huì)處理一個(gè)完整的客戶端連接。在一個(gè)for死循環(huán)中，用time.Now()獲取當(dāng)前時(shí)刻，然后寫到客戶端。由于net.Conn實(shí)現(xiàn)了io.Writer接口，我們可以直接向其寫入內(nèi)容。這個(gè)死循環(huán)會(huì)一直執(zhí)行，直到寫入失敗。最可能的原因是客戶端主動(dòng)斷開連接。這種情況下handleConn函數(shù)會(huì)用defer調(diào)用關(guān)閉服務(wù)器側(cè)的連接，然后返回到主函數(shù)，繼續(xù)等待下一個(gè)連接請(qǐng)求。

time.Time.Format方法提供了一種格式化日期和時(shí)間信息的方式。它的參數(shù)是一個(gè)格式化模板，標(biāo)識(shí)如何來格式化時(shí)間，而這個(gè)格式化模板限定為Mon Jan 2 03:04:05PM 2006 UTC-0700。有8個(gè)部分（周幾、月份、一個(gè)月的第幾天……）?？梢砸匀我獾男问絹斫M合前面這個(gè)模板；出現(xiàn)在模板中的部分會(huì)作為參考來對(duì)時(shí)間格式進(jìn)行輸出。在上面的例子中我們只用到了小時(shí)、分鐘和秒。time包里定義了很多標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間格式，比如time.RFC1123。在進(jìn)行格式化的逆向操作time.Parse時(shí)，也會(huì)用到同樣的策略。（譯注：這是go語言和其它語言相比比較奇葩的一個(gè)地方。你需要記住格式化字符串是1月2日下午3點(diǎn)4分5秒零六年UTC-0700，而不像其它語言那樣Y-m-d H:i:s一樣，當(dāng)然了這里可以用1234567的方式來記憶，倒是也不麻煩。）

為了連接例子里的服務(wù)器，我們需要一個(gè)客戶端程序，比如netcat這個(gè)工具（nc命令），這個(gè)工具可以用來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)連接操作。

$ go build gopl.io/ch8/clock1
$ ./clock1 &
$ nc localhost 8000
13:58:54
13:58:55
13:58:56
13:58:57
^C

客戶端將服務(wù)器發(fā)來的時(shí)間顯示了出來，我們用Control+C來中斷客戶端的執(zhí)行，在Unix系統(tǒng)上，你會(huì)看到^C這樣的響應(yīng)。如果你的系統(tǒng)沒有裝nc這個(gè)工具，你可以用telnet來實(shí)現(xiàn)同樣的效果，或者也可以用我們下面的這個(gè)用go寫的簡單的telnet程序，用net.Dial就可以簡單地創(chuàng)建一個(gè)TCP連接：

gopl.io/ch8/netcat1

// Netcat1 is a read-only TCP client.
package main

import (
    "io"
    "log"
    "net"
    "os"
)

func main() {
    conn, err := net.Dial("tcp", "localhost:8000")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer conn.Close()
    mustCopy(os.Stdout, conn)
}

func mustCopy(dst io.Writer, src io.Reader) {
    if _, err := io.Copy(dst, src); err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
}

這個(gè)程序會(huì)從連接中讀取數(shù)據(jù)，并將讀到的內(nèi)容寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出中，直到遇到end of file的條件或者發(fā)生錯(cuò)誤。mustCopy這個(gè)函數(shù)我們?cè)诒竟?jié)的幾個(gè)例子中都會(huì)用到。讓我們同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)客戶端來進(jìn)行一個(gè)測試，這里可以開兩個(gè)終端窗口，下面左邊的是其中的一個(gè)的輸出，右邊的是另一個(gè)的輸出：

$ go build gopl.io/ch8/netcat1
$ ./netcat1
13:58:54                               $ ./netcat1
13:58:55
13:58:56
^C
                                       13:58:57
                                       13:58:58
                                       13:58:59
                                       ^C
$ killall clock1

killall命令是一個(gè)Unix命令行工具，可以用給定的進(jìn)程名來殺掉所有名字匹配的進(jìn)程。

第二個(gè)客戶端必須等待第一個(gè)客戶端完成工作，這樣服務(wù)端才能繼續(xù)向后執(zhí)行；因?yàn)槲覀冞@里的服務(wù)器程序同一時(shí)間只能處理一個(gè)客戶端連接。我們這里對(duì)服務(wù)端程序做一點(diǎn)小改動(dòng)，使其支持并發(fā)：在handleConn函數(shù)調(diào)用的地方增加go關(guān)鍵字，讓每一次handleConn的調(diào)用都進(jìn)入一個(gè)獨(dú)立的goroutine。

gopl.io/ch8/clock2

for {
    conn, err := listener.Accept()
    if err != nil {
        log.Print(err) // e.g., connection aborted
        continue
    }
    go handleConn(conn) // handle connections concurrently
}

現(xiàn)在多個(gè)客戶端可以同時(shí)接收到時(shí)間了：

$ go build gopl.io/ch8/clock2
$ ./clock2 &
$ go build gopl.io/ch8/netcat1
$ ./netcat1
14:02:54                               $ ./netcat1
14:02:55                               14:02:55
14:02:56                               14:02:56
14:02:57                               ^C
14:02:58
14:02:59                               $ ./netcat1
14:03:00                               14:03:00
14:03:01                               14:03:01
^C                                     14:03:02
                                       ^C
$ killall clock2

練習(xí) 8.1： 修改clock2來支持傳入?yún)?shù)作為端口號(hào)，然后寫一個(gè)clockwall的程序，這個(gè)程序可以同時(shí)與多個(gè)clock服務(wù)器通信，從多個(gè)服務(wù)器中讀取時(shí)間，并且在一個(gè)表格中一次顯示所有服務(wù)器傳回的結(jié)果，類似于你在某些辦公室里看到的時(shí)鐘墻。如果你有地理學(xué)上分布式的服務(wù)器可以用的話，讓這些服務(wù)器跑在不同的機(jī)器上面；或者在同一臺(tái)機(jī)器上跑多個(gè)不同的實(shí)例，這些實(shí)例監(jiān)聽不同的端口，假裝自己在不同的時(shí)區(qū)。像下面這樣：

$ TZ=US/Eastern    ./clock2 -port 8010 &
$ TZ=Asia/Tokyo    ./clock2 -port 8020 &
$ TZ=Europe/London ./clock2 -port 8030 &
$ clockwall NewYork=localhost:8010 Tokyo=localhost:8020 London=localhost:8030

練習(xí) 8.2： 實(shí)現(xiàn)一個(gè)并發(fā)FTP服務(wù)器。服務(wù)器應(yīng)該解析客戶端發(fā)來的一些命令，比如cd命令來切換目錄，ls來列出目錄內(nèi)文件，get和send來傳輸文件，close來關(guān)閉連接。你可以用標(biāo)準(zhǔn)的ftp命令來作為客戶端，或者也可以自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)。