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Go WebSocket

WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议。与传统的 HTTP 请求-响应模式不同，WebSocket 允许服务器和客户端之间进行实时、双向的数据传输。这使得 WebSocket 成为构建实时应用程序（如聊天应用、在线游戏和实时通知系统）的理想选择。

WebSocket 基础​

WebSocket 协议通过 HTTP 握手建立连接，之后升级为 WebSocket 协议。一旦连接建立，客户端和服务器可以随时发送数据，而不需要等待对方的请求。

WebSocket 握手​

WebSocket 连接始于一个 HTTP 请求，其中包含一个特殊的 Upgrade 头，指示客户端希望将连接升级为 WebSocket。服务器如果支持 WebSocket，则会响应一个 101 Switching Protocols 状态码，表示连接已成功升级。

http
GET /chat HTTP/1.1
Host: example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Sec-WebSocket-Version: 13

服务器响应：

http
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

WebSocket 数据帧​

WebSocket 数据以帧的形式传输。帧可以是文本、二进制数据或控制帧（如关闭连接或 ping/pong 帧）。WebSocket 协议定义了如何将这些帧编码和解码。

在 Go 中使用 WebSocket​

Go 标准库中没有直接支持 WebSocket 的包，但我们可以使用 gorilla/websocket 包来实现 WebSocket 功能。

安装 gorilla/websocket​

首先，使用以下命令安装 gorilla/websocket 包：

bash
go get github.com/gorilla/websocket

创建 WebSocket 服务器​

以下是一个简单的 WebSocket 服务器示例，它接受客户端连接并回显收到的消息。

go
package main

import (
    "log"
    "net/http"
    "github.com/gorilla/websocket"
)

var upgrader = websocket.Upgrader{
    CheckOrigin: func(r *http.Request) bool {
        return true
    },
}

func echoHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    conn, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)
    if err != nil {
        log.Println("Upgrade error:", err)
        return
    }
    defer conn.Close()

    for {
        messageType, message, err := conn.ReadMessage()
        if err != nil {
            log.Println("Read error:", err)
            break
        }
        log.Printf("Received: %s", message)
        if err := conn.WriteMessage(messageType, message); err != nil {
            log.Println("Write error:", err)
            break
        }
    }
}

func main() {
    http.HandleFunc("/echo", echoHandler)
    log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))
}

创建 WebSocket 客户端​

以下是一个简单的 WebSocket 客户端示例，它连接到服务器并发送消息。

go
package main

import (
    "log"
    "os"
    "os/signal"
    "time"
    "github.com/gorilla/websocket"
)

func main() {
    interrupt := make(chan os.Signal, 1)
    signal.Notify(interrupt, os.Interrupt)

    url := "ws://localhost:8080/echo"
    conn, _, err := websocket.DefaultDialer.Dial(url, nil)
    if err != nil {
        log.Fatal("Dial error:", err)
    }
    defer conn.Close()

    done := make(chan struct{})

    go func() {
        defer close(done)
        for {
            _, message, err := conn.ReadMessage()
            if err != nil {
                log.Println("Read error:", err)
                return
            }
            log.Printf("Received: %s", message)
        }
    }()

    ticker := time.NewTicker(time.Second)
    defer ticker.Stop()

    for {
        select {
        case <-done:
            return
        case t := <-ticker.C:
            err := conn.WriteMessage(websocket.TextMessage, []byte(t.String()))
            if err != nil {
                log.Println("Write error:", err)
                return
            }
        case <-interrupt:
            log.Println("Interrupt received, closing connection...")
            err := conn.WriteMessage(websocket.CloseMessage, websocket.FormatCloseMessage(websocket.CloseNormalClosure, ""))
            if err != nil {
                log.Println("Write close error:", err)
                return
            }
            select {
            case <-done:
            case <-time.After(time.Second):
            }
            return
        }
    }
}

运行示例​

  1. 启动服务器：
bash
go run server.go
  1. 启动客户端：
bash
go run client.go

客户端将每秒向服务器发送一条消息，并打印服务器返回的消息。

实际应用场景​

WebSocket 在许多实时应用中都有广泛的应用，例如：

  • 聊天应用：用户可以在聊天室中实时发送和接收消息。
  • 在线游戏：玩家可以实时交互，游戏状态可以实时更新。
  • 实时通知：系统可以向用户推送实时通知，如新消息或系统更新。

总结​

WebSocket 提供了一种高效的方式来实现客户端和服务器之间的实时通信。通过 gorilla/websocket 包，我们可以轻松地在 Go 中实现 WebSocket 功能。本文介绍了 WebSocket 的基础知识，并提供了一个简单的服务器和客户端示例。

附加资源​

练习​

  1. 修改服务器代码，使其能够处理多个客户端连接。
  2. 扩展客户端代码，使其能够从标准输入读取消息并发送到服务器。
  3. 实现一个简单的聊天应用，允许多个用户在同一个聊天室中交流。