答案是利用Go的goroutine和channel实现并发聊天室,服务器通过net.Listen监听连接,为每个客户端启动goroutine处理读写,使用joinChan、leaveChan和messageChan管理客户端状态与消息广播,客户端则通过独立goroutine分别处理输入输出,确保高效并发通信。
一个简单的Golang聊天室客户端与服务器,其核心在于利用Go语言强大的并发特性,通过
net
包进行网络通信,并借助goroutine和channel来高效地管理多个用户连接和消息传递。服务器端负责监听连接、接收消息并将其广播给所有在线客户端,而客户端则负责建立连接、发送用户输入的消息以及接收并显示服务器广播的消息。
解决方案
说实话,第一次尝试用Go写聊天室,最让我感到惊艳的就是它处理并发的优雅。你不用去操心线程池那些复杂的玩意儿,直接一个
go
关键字,就能把一个函数扔到独立的执行流里。
服务器端的核心逻辑其实不复杂:
- 监听端口: 使用
net.Listen
函数在指定端口上监听传入的TCP连接。
- 接受连接: 在一个无限循环中,
listener.Accept()
会阻塞直到有新的客户端连接进来。每接受一个连接,就为这个连接启动一个新的goroutine来处理它。
- 管理客户端: 这部分有点意思。我们需要一个地方来存放所有活跃的客户端连接,通常是一个
map[net.Conn]bool
或者
map[string]net.Conn
。当然,为了并发安全,这个map的操作必须通过
sync.Mutex
来保护,或者更Go-idiomatic地,通过一个channel来管理客户端的加入和离开事件。我个人更倾向于用channel来传递客户端的加入和离开事件,这样能更好地隔离并发操作。
- 消息广播: 当一个客户端发送消息到服务器时,服务器收到后,需要将这条消息转发给所有其他在线的客户端。这又是一个并发问题,遍历所有连接并发送消息时,可能会遇到连接断开的情况,所以需要做好错误处理。
客户端这边就相对直白一些:
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- 建立连接: 使用
net.Dial
连接到服务器的IP地址和端口。
- 消息发送: 从标准输入(
os.Stdin
)读取用户输入,然后通过
conn.Write
发送到服务器。这通常需要一个独立的goroutine来完成,否则会阻塞消息接收。
- 消息接收: 通过
conn.Read
持续读取服务器发送过来的消息,并打印到标准输出。这同样需要一个独立的goroutine。
这里我通常会设置一个全局的
messageChan
(或者叫
broadcast
channel),所有新连接进来的客户端,都会把它们的消息先扔到这个
messageChan
里,然后服务器主循环里有一个专门的goroutine负责从这个
messageChan
里取消息,再发给所有注册的客户端。这样设计,逻辑会清晰很多,也避免了直接在每个客户端goroutine里去遍历所有连接。
代码示例(Server端骨架):
package main import ( "bufio" "fmt" "log" "net" "sync" "time" ) // client 结构体代表一个连接到服务器的客户端 type client struct { conn net.Conn username string // incoming 用于接收来自此客户端的消息(由客户端reader goroutine发送) incoming chan string // outgoing 用于发送消息给此客户端(由broadcaster goroutine发送) outgoing chan string } var ( // clients 存储所有活跃的客户端,用于广播消息 clients = make(map[*client]bool) mu sync.Mutex // 保护 clients map 的并发访问 joinChan = make(chan *client) // 新客户端加入的通知通道 leaveChan = make(chan *client) // 客户端离开的通知通道 messageChan = make(chan string) // 所有客户端发送的消息都会汇聚到这里 ) func main() { listener, err := net.Listen("tcp", ":8080") if err != nil { log.Fatalf("无法监听端口: %v", err) } defer listener.Close() fmt.Println("聊天室服务器已启动,监听端口: 8080") go broadcaster() // 启动消息广播器 goroutine for { conn, err := listener.Accept() if err != nil { log.Printf("接受连接失败: %v", err) continue } go handleConnection(conn) // 为每个新连接启动一个 goroutine 处理 } } // handleConnection 处理单个客户端连接 func handleConnection(conn net.Conn) { defer conn.Close() // 确保连接最终被关闭 // 简单的用户名生成 username := fmt.Sprintf("匿名用户%d", time.Now().UnixNano()%1000) cli := &client{ conn: conn, username: username, incoming: make(chan string), outgoing: make(chan string), } joinChan <- cli // 通知广播器有新客户端加入 // 启动 goroutine 处理客户端的输入和输出 go cli.reader() // 从客户端读取消息 go cli.writer() // 向客户端写入消息 // 阻塞,直到客户端的reader goroutine关闭incoming channel,表示客户端断开 // 这是为了让 handleConnection goroutine 保持活跃,直到客户端真正断开 <-cli.incoming leaveChan <- cli // 通知广播器有客户端离开 log.Printf("客户端 %s (%s) 已断开连接", cli.username, cli.conn.RemoteAddr()) } // reader goroutine 负责从客户端连接读取消息 func (c *client) reader() { scanner := bufio.NewScanner(c.conn) for scanner.Scan() { msg := scanner.Text() messageChan <- fmt.Sprintf("%s: %s", c.username, msg) // 将客户端消息发送到公共消息通道 } // 如果 scanner.Scan() 返回 false,说明客户端断开或发生错误 close(c.incoming) // 关闭 incoming channel,通知 handleConnection goroutine 客户端已断开 } // writer goroutine 负责向客户端连接写入消息 func (c *client) writer() { for msg := range c.outgoing { // 从 outgoing channel 接收消息 _, err := fmt.Fprintln(c.conn, msg) if err != nil { log.Printf("发送消息给 %s 失败: %v", c.username, err) return // 写入失败,关闭 writer
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