设计思路

使用netcat工具创建客户端,利用golang的net包实现网络通信,利用golang中的协程实现并发聊天,通过golang语言完成服务器端程序的编写。

数据结构

1. 用户结构体

包含隶属该用户的通道、用户名称、用户网络地址。

type Client struct {
	C chan string
	Name string
	Addr string
}

2. 在线用户map

通过映射,存储所有在线用户,map的关键字为网络地址,值为表示用户的Client结构体。

// 创建全局map,存储在线用户
var onlineMap map[string]Client

3. 全局message通道

message通道负责向Manager协程传递用户发送的消息。

// 创建全局 channel 传递用户消息。
var message = make(chan string)
模块划分

主协程

1. 创建监听套接字;

2. 创建Manager协程;

3. 循环监听客户端的连接请求;

4. 连接成功,则创建对应于该连接的HandlerConnect协程,处理客户端的数据请求。

Manager协程

1. 初始化用于存储所有在线用户的onlineMap;

2. 监听message通道中是否有数据,有则存至msg中;

3. 遍历onlineMap,将msg消息发送到所有在线用户的通道中。

WriteMsgToClient协程

监听用户自带的Channel上是否有消息,如果有则将消息通过连接,写给客户端。

HandlerConnect协程

1. 创建新连接的用户的Client结构体,并将其添加到在线用户map中;

2. 创建专门用来给当前用户发送消息的WriteMsgToClient协程;

3. 将用户上线的消息写到全局message通道中,用于广播给所有在线用户;

4. 创建一个匿名协程,专门用于处理用户发送的消息:

a. 从连接中接收消息,并存入msg中,若接收到的消息为"who",消息长度为3,则向连接中写入字符串"online user list:\n",并遍历onlineMap,写入所有在线用户的信息;

b. 若接收到的消息长度大于等于8,并且以"rename"开头,则将"|"后的新名字,更新到当前用户的Name域中,并在onlineMap中进行更新,向连接中写入字符串"rename successful\n";

c. 否则,将用户发送的(服务器接收的)消息写入message,用于广播给所有在线用户。

5. isQuit通道中有数据,则在onlineMap中删除当前用户,广播用户退出的消息;60秒后,删除当前用户,广播当前用户超时退出的消息。

模块实现代码

主协程

func main()  {
	// 创建监听套接字
	listener, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:8000")
	if err != nil {
		fmt.Println("Listen err", err)
		return
	}
	defer listener.Close()
	fmt.Println("Start Listen...")
	// 创建管理者go程,管理map 和全局channel
	go Manager()

	// 循环监听客户端连接请求
	for {
		conn, err := listener.Accept()
		if err != nil {
			fmt.Println("Accept err", err)
			return
		}
		// 启动go程处理客户端数据请求
		go HandlerConnect(conn)
	}
}

Manager协程

func Manager()  {
	// 初始化 onlineMap
	onlineMap = make(map[string]Client)

	// 监听全局channel 中是否有数据, 有数据存储至 msg, 无数据阻塞。
	for {
		msg := <-message

		// 循环发送消息给 所有在线用户。要想执行,必须 msg := <-message 执行完, 解除阻塞。
		for _, client := range onlineMap {
			client.C <- msg
		}
	}
}

WriteMsgToClient协程

func WriteMsgToClient(client Client, conn net.Conn)  {
	// 监听 用户自带Channel 上是否有消息,有消息则读走,Write 给客户端
	for msg := range client.C {
		conn.Write([]byte(msg + "\n"))
	}
}

HandlerConnect协程

func HandlerConnect(conn net.Conn)  {
	defer conn.Close()
	// 创建channel 判断,用户是否活跃。
	hasData := make(chan bool)

	// 获取用户 网络地址 IP+port
	netAddr := conn.RemoteAddr().String()
	// 创建新连接用户的 结构体. 默认用户是 IP+port
	client := Client{make(chan string), netAddr, netAddr}

	// 将新连接用户,添加到在线用户map中. key: IP+port value:client
	onlineMap[netAddr] = client

	// 创建专门用来给当前 用户发送消息的 go 程
	go WriteMsgToClient(client, conn)

	// 发送 用户上线消息到 全局channel 中
	//message <- "[" + netAddr + "]" + clnt.Name + "login"
	message <- MakeMsg(client, "login")

	// 创建一个 channel , 用来判断用退出状态
	isQuit := make(chan bool)

	// 创建一个匿名 go 程, 专门处理用户发送的消息。
	go func() {
		buf := make([]byte, 4096)
		for {
			n, err := conn.Read(buf)
			if n == 0 {
				isQuit <- true
				fmt.Printf("检测到客户端:%s退出\n", client.Name)
				return
			}
			if err != nil {
				fmt.Println("conn.Read err:", err)
				return
			}
			// 将读到的用户消息,保存到msg中,string 类型
			msg := string(buf[:n-1])

			// 提取在线用户列表
			if msg == "who" && len(msg) == 3 {
				conn.Write([]byte("online user list:\n"))
				// 遍历当前 map ,获取在线用户
				for _, user := range onlineMap {
					userInfo := user.Addr + ":" + user.Name + "\n"
					conn.Write([]byte(userInfo))
				}
				// 判断用户发送了 改名 命令
			} else if len(msg) >=8 && msg[:6] == "rename" {		// rename|
				newName := strings.Split(msg, "|")[1]		// msg[8:]
				client.Name = newName								// 修改结构体成员name
				onlineMap[netAddr] = client						// 更新 onlineMap
				conn.Write([]byte("rename successful\n"))
			}else {
				// 将读到的用户消息,写入到message中。
				message <- MakeMsg(client, msg)
			}
			hasData <- true
		}
	}()

	// 保证 不退出
	for {
		// 监听 channel 上的数据流动
		select {
		case <-isQuit:
			delete(onlineMap, client.Addr)		// 将用户从 online移除
			message <- MakeMsg(client, "logout")   // 写入用户退出消息到全局channel
			return
		case <-hasData:
			// 什么都不做。 目的是重置 下面 case 的计时器。
		case <-time.After(time.Second * 60):
			delete(onlineMap, client.Addr)       // 将用户从 online移除
			message <- MakeMsg(client, "time out leaved") // 写入用户退出消息到全局channel
			return
		}
	}
}

func MakeMsg(client Client, msg string) (buf string) {
	// 输出用户发送的消息
	buf = "[" + client.Addr + "]" + client.Name + ": " + msg
	return
}
效果演示