深入Node TCP模块的理解

2019-11-19 11:59:57

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供稿：网友

1. TCP

在Node.js中，提供了net模块用来实现TCP服务器和客户端的通信。

1.1 TCP服务器

net.createServer([options][, connectionListener])

options.allowHalfOpen 是否允许单方面连接,默认值为false
connectionListener参数用于指定当客户端与服务器建立连接时所要调用的回调函数，回调中有一个参数socket,指的是TCP服务器监听的socket端口对象

也可以通过监听connection事件的方式来指定监听函数

server.on('connection',function(socket){});

1.1.1 启动TCP服务器

可以使用listen方法通知服务器开始监听客户端的连接

server.listen(port,[host],[backlog],[callback])

port 必须指定的端口号
host 指定需要监听的IP地址或主机名，如果省略的话服务器将监听来自于任何客户端的连接
backlog指定位于等待队列中的客户端连接的最大数量，默认值为511

server.on('listening',function(){});

1.1.2 使用TCP服务器

let net = require('net');let server = net.createServer(function(socket){ console.log('客户端已连接');});server.listen(8080,'localhost',function(){  console.log('服务器开始监听');});

1.1.3 address

server.address()

port 端口号
address TCP服务器监听的地址
family 协议的版本

1.1.4 getConnections

查看当前与TCP服务器建立连接的客户端的连接数量以及设置最大连接数量

server.getConnections(callback); server.maxConnections = 2;

1.1.5 close

使用close方法可以显式拒绝所有的客户端的连接请求,当所有已连接的客户端关闭后服务器会自动关闭,并触发服务器的close事件。

server.close();server.on('close',callback);

1.2 socket

1.2.1 address

net.Socket代表一个socket端口对象,它是一个可读可写流。

let net = require('net');let util = require('util');let server = net.createServer(function(socket){ server.getConnections((err,count)=>{   server.maxConnections = 1;   console.log('最大连接数量%d,当前连接数量%d',server.maxConnections,count);  });  let address = socket.address(); console.log('客户端地址 %s',util.inspect(address));});

1.2.2 读取数据

let server = net.createServer(function (socket) {  socket.setEncoding('utf8');  socket.on('data', function (data) {    console.log('本次收到的内容为%s,累计收到的字节数是%d', data, socket.bytesRead);  });});

1.2.3 监听关闭事件

let server = net.createServer(function (socket) {  socket.on('end', function () {    console.log('客户端已经关闭');  });});

1.2.4 pipe

pipe方法可以将客户端发送的数据写到文件或其它目标中。

socket.pipe(destinatin,[options]);

options.end 设置为false时当客户端结束写操作或关闭后并不会关闭目标对象，还可以继续写入数据

let net = require('net');let path = require('path');let ws = require('fs').createWriteStream(path.resolve(__dirname, 'msg.txt'));let server = net.createServer(function (socket) {  socket.on('data', function (data) {    console.log(data);  });  socket.pipe(ws, { end: false });  socket.on('end', function () {    ws.end('over', function () {      socket.unpipe(ws);    });  });});

1.2.5 unpipe

const net = require('net');const path = require('path');let file = require('fs').createWriteStream(path.join(__dirname, 'msg.txt'));let server = net.createServer(function (socket) {  socket.pipe(file, {    end: false  });  setTimeout(function () {    file.end('bye bye');    socket.unpipe(file);  }, 5000);  // socket.on('end', function () {  //   file.end('bye bye');  // });});server.listen(8080);

1.2.5 pause&resume

pause 可以暂停 data 事件触发，服务器会把客户端发送的数据暂存在缓存区里

const net = require('net');const net = require('net');const path = require('path');let file = require('fs').createWriteStream(path.join(__dirname, 'msg.txt'));let server = net.createServer(function (socket) {  socket.pause();  setTimeout(function () {    socket.resume();    socket.pipe(file);  }, 10 * 1000);});server.listen(8080);

1.2.6 setTimeout

let net = require('net');let path = require('path');let ws = require('fs').createWriteStream(path.resolve(__dirname, 'msg.txt'));let server = net.createServer(function (socket) {  socket.setTimeout(5 * 1000);  socket.pause();  socket.on('timeout', function () {    socket.pipe(ws);  });  //socket.setTimeout(0);取消超时时间的设置});server.listen(8080);

1.2 TCP客户端

1.2.1 创建TCP客户端

let socket = new net.Socket([options])

fd socket文件描述符
type 客户端所有协议
allowHalfOpen 是否允许半连接,服务器收到FIN包时不回发FIN包，可以使服务器可以继续向客户端发数据

socket.connect(port, host, callback);socket.on('connect', callback);

1.2.2 向服务器端写入数据、end 、error、destroy,close

write表示向服务器写入数据
end 用于结束连接
error 连接发生错误
destroy 销毁流
close 表示连接关闭成功，hasError=true代表有可能有错误

socket.write(data,[encoding],[callback]);

let net = require('net');let server = net.createServer(function (socket) {  console.log("客户端已经连接");  socket.setEncoding('utf8');  socket.on('data', function (data) {    console.log("已接收客户端发送的数据:%s", data);    socket.write('服务器:' + data);  })  socket.on('error', function (err) {    console.log('与客户端通信过程中发生了错误，错误编码为%s', err.code);    socket.destroy();  });  socket.on('end', function (err) {    console.log('客户端已经关闭连接');    socket.destroy();  });  socket.on('close', function (hasError) {    console.log(hasError ? '异常关闭' : '正常关闭');  });});server.listen(808, function () {  let client = new net.Socket();  client.setEncoding('utf8');  client.connect(808, '127.0.0.1', function () {    console.log('客户端已连接');    client.write('hello');    setTimeout(function () {      client.end('byebye');    }, 5000);  });  client.on('data', function (data) {    console.log('已经接收到客户端发过来的数据:%s', data);  });  client.on('error', function (err) {    console.log('与服务器通信过程中发生了错误，错误编码为%s', err.code);    client.destroy();  });});

1.2.3 close

停止server接受建立新的connections并保持已经存在的connections

server.getConnections((err, count) => {   if (count == 2) server.close(); });

1.2.4 unref&ref

unref方法指定发客户端连接被全部关闭时退出应用程序如果将allowHalfOpen方法，必须使用与客户端连接的socket端口对象的end 方法主动关闭服务器端连接

let net = require('net');let server = net.createServer({ allowHalfOpen: true }, function (socket) {  console.log("客户端已经连接");  socket.setEncoding('utf8');  socket.on('data', function (data) {    console.log("已接收客户端发送的数据:%s", data);    socket.write('服务器确认数据:' + data);  })  socket.on('error', function (err) {    console.log('与客户端通信过程中发生了错误，错误编码为%s', err.code);    socket.destroy();  });  socket.on('end', function (err) {    console.log('客户端已经关闭连接');    socket.end();    server.unref();  });  socket.on('close', function (hasError) {    if (hasError) {      console.log('由于错误导致socket关闭');      server.unref();    } else {      console.log('端口正常关闭');    }  });  server.getConnections((err, count) => {    if (count == 2) server.close();  });});server.listen(808, function () { });server.on('close', function () {  console.log('服务器关闭');});

1.2.5 bufferSize

write的返回值和bufferSize属性值

let server = net.createServer({ allowHalfOpen: true }, function (socket) {  console.log("客户端已经连接");  socket.setEncoding('utf8');  let rs = fs.createReadStream(path.resolve(__dirname, 'a.txt'), { highWaterMark: 2 });  rs.on('data', function (data) {    let flag = socket.write(data);    console.log("flag:", flag);    console.log('缓存字节:' + socket.bufferSize);    console.log('已发送字节:' + socket.bytesWritten);  })  socket.on('data', function (data) {    console.log('data', data);  });  socket.on('drain', function (err) {    "缓存区已全部发送"  });});

1.2.6 keepAlive

当服务器和客户端建立连接后，当一方主机突然断电、重启、系统崩溃等意外情况时，将来不及向另一方发送FIN包，这样另一方将永远处于连接状态。可以使用setKeepAlive方法来解决这一个问题

socket.setKeepAlive([enaable],[initialDelay]);

enable 是否启用嗅探，为true时会不但向对方发送探测包，没有响应则认为对方已经关闭连接，自己则关闭连接
initialDelay 多久发送一次探测包，单位是毫秒

1.2.7 聊天室1.0

/** * 1.创建一个服务器 * 2. 客户端可以连接服务器 * 3.客户端可以发言，然后广播给大家 * 4.客户端连接和退出后都要通知大家。 * 5.显示当前的在线人数 */let net = require('net');let util = require('util');let clients = {};let server = net.createServer(function (socket) {  server.getConnections(function (err, count) {    socket.write(`weclome,there is ${count} users now,please input your username/r/n`);  });  let nickname;  socket.setEncoding('utf8');  socket.on('data', function (data) {    data = data.replace(//r/n/, '');    if (data == 'byebye') {      socket.end();    } else {      if (nickname) {        broadcast(nickname, `${nickname}:${data}`);      } else {        nickname = data;        clients[nickname] = socket;        broadcast(nickname, `welcome ${nickname} joined us!`);      }    }  });  socket.on('close', function () {    socket.destroy();  });}).listen(8088);function broadcast(nickname, msg) {  for (let key in clients) {    if (key != nickname) {      clients[key].write(msg + '/r/n');      clients[nickname].destroy();      delete clients[nickname];    }  }}

1.2.8 聊天室2.0

var key = scoket.remoteAddress+':'+socket.remotePort;users[key] = {name:'匿名',socket};socket.on('data',function(){  parse(data);});function parse(msg){ swtich(msg.type){  case 'secret':   secret(msg.user,msg.text);   break; } case 'boardcast':   boardcast(message.text);   break; case 'cname':   cname(messsage.text);   break; case 'list':   list();   break;   default:   socket.write('不能识别命令');   break;}function secret(user,text){}function boardcast(text){}function cname(text){}function list(){}

b:text 广播c:nickname:text 私聊n:nickname 改名l 列出在线用户列表 on('data',function(data){  if(data == 'quit){  }else if(data == 'help'){  }else(){   write(data);  }});function convert(){}

1.3 类方法

isIP 判断字符串是否是IP
isIPv4 判断字符串是否是IPv4地址
isIPv6 判断字符串是否是IPv6地址

2. UDP

2.1 创建socket

let socket = dgram.createSocket(type,[callback]);socket.on('messsage',function(msg,rinfo){});

type 必须输入，制定时udp4还是udp6
callback 从该接口接收到数据时调用的回调函数
- msg 接收到的数据
- rinfo 信息对象
  - address 发送着的地址
  - family ipv4还是ipv6
  - port 发送者的socket端口号
  - size 发送者所发送的数据字节数

socket.bind(port,[address],[callback]);socket.on('listening',callabck;

port 绑定的端口号
address 监听的地址
callback 监听成功后的回调函数

2.2 向外发送数据

如果发送数据前还没有绑定过地址和端口号，操作系统将为其分配一个随机端口并可以接收任何地址的数据

socket.send(buf,offset,length,port,address,[callback]);

buffer 代表缓存区
offset 从缓存区第几个字节开始发
length 要发送的字节数
port 对方的端口号
address 接收数据的socket地址
callback 制定当数据发送完毕时所需要的回调函数
- err 错误对象
- byets 实际发送的字节数

2.3 address

获取此socket相关的地址信息

let address = socket.address();

port
address
family

2.4 UDP服务器

var dgram = require('dgram');var socket = dgram.createSocket('udp4');socket.on('message',function(msg,rinfo){ console.log(msg.toString()); console.log(rinfo);  socket.send(msg,0,msg.length,rinfo.port,rinfo.address);});socket.bind(41234,'localhost');

2.5 UDP客户端

var dgram = require('dgram');var socket = dgram.createSocket('udp4');socket.on('message',function(msg,rinfo){  console.log(msg.toString());  console.log(rinfo);});socket.setTTL(128);socket.send(new Buffer('zz'),0,6,41234,'localhost',function(err,bytes){  console.log('发送了个%d字节',bytes);});socket.on('error',function(err){  console.error(err);});

2.6 广播

创建一个UDP服务器并通过该服务器进行数据的广播

2.6.1 服务器

let dgram = require('dgram');let server = dgram.createSocket('udp4);server.on('message',function(msg){ let buf = new Bufffer('已经接收客户端发送的数据'+msg); server.setBroadcast(true); server.send(buf,0,buf.length,41235,"192.168.1.255");});server.bind(41234,'192.168.1.100');

2.6.2 客户端

let dgram = require('dgram');let client = dgram.createSocket('udp4);client.bind(41235,'192.168.1.102);let buf = new Buffer('hello');client.send(buf,0,buf.length,41234,'192.168.1.100');client.on('message',function(msg,rinfo){ console.log('received : ',msg);});

2.7 组播

所谓的组播，就是将网络中同一业务类型进行逻辑上的分组，从某个socket端口上发送的数据只能被该组中的其他主机所接收，不被组外的任何主机接收。

实现组播时，并不直接把数据发送给目标地址，而是将数据发送到组播主机，操作系统将把该数据组播给组内的其他所有成员。

在网络中，使用D类地址作为组播地址。范围是指 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255,分为三类

局部组播地址: 224.0.0.0 ~ 224.0.0.255 为路由协议和其他用途保留
预留组播地址: 224.0.1.0 ~ 238.255.255.255 可用于全球范围或网络协议
管理权限组播地址： 239.0.0.0 ～ 239.255.255.255 组织内部使用，不可用于Internet

把该socket端口对象添加到组播组中。

socket.addMembership(multicastAddress,[multicastInterface]);

multicastAddress 必须指定，需要加入的组播组地址
multicastInterface 可选参数，需要加入的组播组地址

socket.dropMembership(multicastAddress,[multicastInterface]);socket.setMulticastTTL(ttl);socket.setMulticastLoopback(flag);

2.7.1 服务器

let dgram = require('dgram');let server = dgram.createSocket('udp4');server.on('listening',function(){ server.MulticastTTL(128); server.setMulticastLoopback(true); server.addMembership('230.185.192.108');});setInterval(broadcast,1000);function broadcast(){ let buffer = Buffer.from(new Date().toLocaleString()); server.send(buffer,0,buffer.length,8080,"230.185.192.108");}

2.7.2 客户端

let dgram = require('dgram');let client = dgram.createSocket('udp4');client.on('listening',function(){  client.addMembership('230.185.192.108');});client.on('message',function(message,remote){ console.log(message.toString());});client.bind(8080,'192.168.1.103');

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