【Zinx第二章-初识Zinx框架】Golang轻量级并发服务器框架

2023年11月21日 289次阅读来源: 刘丹冰

【Zinx教程目录】
Zinx源代码
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 Zinx开发API文档
 Zinx第一章-引言
 Zinx第二章-初识Zinx框架
 Zinx第三章-基础路由模块
 Zinx第四章-全局配置
 Zinx第五章-消息封装
 Zinx第六章-多路由模式
 Zinx第七章-读写分离模型
 Zinx第八章-消息队列及多任务
 Zinx第九章-链接管理
 Zinx第十章-连接属性设置

【Zinx应用案例-MMO多人在线游戏】
(1)案例介绍
 (2)AOI兴趣点算法
 (3)数据传输协议protocol buffer
(4)Proto3协议定义
 (5)构建项目及用户上线
 (6)世界聊天
 (7)上线位置信息同步
 (8)移动位置与AOI广播
 (9)玩家下线
 (10)模拟客户端AI模块

二、初识Zinx框架

这里先看一下Zinx最简单的Server雏形。

1. Zinx-V0.1-基础Server

为了更好的看到Zinx框架，首先Zinx构建Zinx的最基本的两个模块ziface 和znet。

ziface主要是存放一些Zinx框架的全部模块的抽象层接口类，Zinx框架的最基本的是服务类接口iserver，定义在ziface模块中。

znet模块是zinx框架中网络相关功能的实现，所有网络相关模块都会定义在znet模块中。

1.1 Zinx-V0.1 代码实现

A) 创建zinx框架

在$GOPATH/src下创建zinx文件夹

B) 创建ziface、znet模块

在zinx/下创建ziface、znet文件夹, 使当前的文件路径如下：

└── zinx
    ├── ziface
    │   └── 
    └── znet
        ├──

C) 在ziface下创建服务模块抽象层iserver.go

zinx/ziface/iserver.go

package ziface

//定义服务器接口
type IServer interface{
    //启动服务器方法
    Start()
    //停止服务器方法
    Stop()
    //开启业务服务方法
    Serve()
}

D) 在znet下实现服务模块server.go

package znet

import (
    "fmt"
    "net"
    "time"
    "zinx/ziface"
)

//iServer 接口实现，定义一个Server服务类
type Server struct {
    //服务器的名称
    Name string
    //tcp4 or other
    IPVersion string
    //服务绑定的IP地址
    IP string
    //服务绑定的端口
    Port int
}


//============== 实现 ziface.IServer 里的全部接口方法 ========

//开启网络服务
func (s *Server) Start() {
    fmt.Printf("[START] Server listenner at IP: %s, Port %d, is starting\n", s.IP, s.Port)

    //开启一个go去做服务端Linster业务
    go func() {
        //1 获取一个TCP的Addr
        addr, err := net.ResolveTCPAddr(s.IPVersion, fmt.Sprintf("%s:%d", s.IP, s.Port))
        if err != nil {
            fmt.Println("resolve tcp addr err: ", err)
            return
        }

        //2 监听服务器地址
        listenner, err:= net.ListenTCP(s.IPVersion, addr)
        if err != nil {
            fmt.Println("listen", s.IPVersion, "err", err)
            return
        }

        //已经监听成功
        fmt.Println("start Zinx server  ", s.Name, " succ, now listenning...")

        //3 启动server网络连接业务
        for {
            //3.1 阻塞等待客户端建立连接请求
            conn, err := listenner.AcceptTCP()
            if err != nil {
                fmt.Println("Accept err ", err)
                continue
            }

            //3.2 TODO Server.Start() 设置服务器最大连接控制,如果超过最大连接，那么则关闭此新的连接

            //3.3 TODO Server.Start() 处理该新连接请求的 业务 方法， 此时应该有 handler 和 conn是绑定的

            //我们这里暂时做一个最大512字节的回显服务
            go func () {
                //不断的循环从客户端获取数据
                for  {
                    buf := make([]byte, 512)
                    cnt, err := conn.Read(buf)
                    if err != nil {
                        fmt.Println("recv buf err ", err)
                        continue
                    }
                    //回显
                    if _, err := conn.Write(buf[:cnt]); err !=nil {
                        fmt.Println("write back buf err ", err)
                        continue
                    }
                }
            }()
        }
    }()
}

func (s *Server) Stop() {
    fmt.Println("[STOP] Zinx server , name " , s.Name)

    //TODO  Server.Stop() 将其他需要清理的连接信息或者其他信息 也要一并停止或者清理
}

func (s *Server) Serve() {
    s.Start()

    //TODO Server.Serve() 是否在启动服务的时候 还要处理其他的事情呢 可以在这里添加


    //阻塞,否则主Go退出， listenner的go将会退出
    for {
        time.Sleep(10*time.Second)
    }
}


/*
  创建一个服务器句柄
 */
func NewServer (name string) ziface.IServer {
    s:= &Server {
        Name :name,
        IPVersion:"tcp4",
        IP:"0.0.0.0",
        Port:7777,
    }

    return s
}

好了，以上我们已经完成了Zinx-V0.1的基本雏形了，虽然只是一个基本的回写客户端数据(我们之后会自定义处理客户端业务方法)，那么接下来我们就应该测试我们当前的zinx-V0.1是否可以使用了。

1.2 Zinx框架单元测试样例

理论上我们应该可以现在导入zinx框架，然后写一个服务端程序，再写一个客户端程序进行测试，但是我们可以通过Go的单元Test功能，进行单元测试

创建zinx/znet/server_test.go

package znet

import (
    "fmt"
    "net"
    "testing"
    "time"
)

/*
    模拟客户端
 */
 func ClientTest() {

    fmt.Println("Client Test ... start")
    //3秒之后发起测试请求，给服务端开启服务的机会
    time.Sleep(3 * time.Second)

    conn,err := net.Dial("tcp", "127.0.0.1:7777")
    if err != nil {
        fmt.Println("client start err, exit!")
        return
    }

    for {
        _, err := conn.Write([]byte("hello ZINX"))
        if err !=nil {
            fmt.Println("write error err ", err)
            return
        }

        buf :=make([]byte, 512)
        cnt, err := conn.Read(buf)
        if err != nil {
            fmt.Println("read buf error ")
            return
        }

        fmt.Printf(" server call back : %s, cnt = %d\n", buf,  cnt)

        time.Sleep(1*time.Second)
    }
 }

//Server 模块的测试函数
func TestServer(t *testing.T) {

    /*
        服务端测试
    */
    //1 创建一个server 句柄 s
    s := NewServer("[zinx V0.1]")

    /*
        客户端测试
    */
    go ClientTest()

    //2 开启服务
    s.Serve()
}

在zinx/znet下执行

$ go test

执行结果，如下：

[START] Server listenner at IP: 0.0.0.0, Port 7777, is starting
Client Test ... start
listen tcp4 err listen tcp4 0.0.0.0:7777: bind: address already in use
 server call back : hello ZINX, cnt = 6
 server call back : hello ZINX, cnt = 6
 server call back : hello ZINX, cnt = 6
 server call back : hello ZINX, cnt = 6

说明我们的zinx框架已经可以使用了。

1.3 使用Zinx-V0.1完成应用程序

当然，如果感觉go test 好麻烦，那么我们可以完全基于zinx写两个应用程序，Server.go , Client.go

Server.go

package main

import (
    "zinx/znet"
)

//Server 模块的测试函数
func main() {

    //1 创建一个server 句柄 s
    s := znet.NewServer("[zinx V0.1]")

    //2 开启服务
    s.Serve()
}

启动Server.go

go run Server.go

Client.go

package main

import (
    "fmt"
    "net"
    "time"
)

func main() {

    fmt.Println("Client Test ... start")
    //3秒之后发起测试请求，给服务端开启服务的机会
    time.Sleep(3 * time.Second)

    conn,err := net.Dial("tcp", "127.0.0.1:7777")
    if err != nil {
        fmt.Println("client start err, exit!")
        return
    }

    for {
        _, err := conn.Write([]byte("hahaha"))
        if err !=nil {
            fmt.Println("write error err ", err)
            return
        }

        buf :=make([]byte, 512)
        cnt, err := conn.Read(buf)
        if err != nil {
            fmt.Println("read buf error ")
            return
        }

        fmt.Printf(" server call back : %s, cnt = %d\n", buf,  cnt)

        time.Sleep(1*time.Second)
    }
}

启动Client.go进行测试

go run Client.go

2.Zinx-V0.2-简单的连接封装与业务绑定

V0.1版本我们已经实现了一个基础的Server框架，现在我们需要对客户端链接和不同的客户端链接所处理的不同业务再做一层接口封装，当然我们先是把架构搭建起来。

现在在ziface下创建一个属于链接的接口文件iconnection.go，当然他的实现文件我们放在znet下的connection.go中。

2.1 Zinx-V0.2代码实现

A) ziface创建iconnection.go

zinx/ziface/iconnection.go

package ziface

import "net"

//定义连接接口
type IConnection interface {
    //启动连接，让当前连接开始工作
    Start()
    //停止连接，结束当前连接状态M
    Stop()
    //从当前连接获取原始的socket TCPConn
    GetTCPConnection() *net.TCPConn
    //获取当前连接ID
    GetConnID() uint32
    //获取远程客户端地址信息
    RemoteAddr() net.Addr
}

//定义一个统一处理链接业务的接口
type HandFunc func(*net.TCPConn, []byte, int) error

该接口的一些基础方法，代码注释已经介绍的很清楚，这里先简单说明一个HandFunc这个函数类型，这个是所有conn链接在处理业务的函数接口，第一参数是socket原生链接，第二个参数是客户端请求的数据，第三个参数是客户端请求的数据长度。这样，如果我们想要指定一个conn的处理业务，只要定义一个HandFunc类型的函数，然后和该链接绑定就可以了。

B) znet 创建iconnection.go

zinx/znet/connection.go

package znet

import (
    "fmt"
    "net"
    "zinx/ziface"
)

type Connection struct {
    //当前连接的socket TCP套接字
    Conn *net.TCPConn
    //当前连接的ID 也可以称作为SessionID，ID全局唯一
    ConnID uint32
    //当前连接的关闭状态
    isClosed bool

    //该连接的处理方法api
    handleAPI ziface.HandFunc

    //告知该链接已经退出/停止的channel
    ExitBuffChan chan bool
}


//创建连接的方法
func NewConntion(conn *net.TCPConn, connID uint32, callback_api ziface.HandFunc) *Connection{
    c := &Connection{
        Conn:     conn,
        ConnID:   connID,
        isClosed: false,
        handleAPI: callback_api,
        ExitBuffChan: make(chan bool, 1),
    }

    return c
}

/* 处理conn读数据的Goroutine */
func (c *Connection) StartReader() {
    fmt.Println("Reader Goroutine is  running")
    defer fmt.Println(c.RemoteAddr().String(), " conn reader exit!")
    defer c.Stop()

    for  {
        //读取我们最大的数据到buf中
        buf := make([]byte, 512)
        cnt, err := c.Conn.Read(buf)
        if err != nil {
            fmt.Println("recv buf err ", err)
            c.ExitBuffChan <- true
            continue
        }
        //调用当前链接业务(这里执行的是当前conn的绑定的handle方法)
        if err := c.handleAPI(c.Conn, buf, cnt); err !=nil {
            fmt.Println("connID ", c.ConnID, " handle is error")
            c.ExitBuffChan <- true
            return
        }
    }
}

//启动连接，让当前连接开始工作
func (c *Connection) Start() {

    //开启处理该链接读取到客户端数据之后的请求业务
    go c.StartReader()

    for {
        select {
        case <- c.ExitBuffChan:
            //得到退出消息，不再阻塞
            return
        }
    }
}

//停止连接，结束当前连接状态M
func (c *Connection) Stop() {
    //1. 如果当前链接已经关闭
    if c.isClosed == true {
        return
    }
    c.isClosed = true

    //TODO Connection Stop() 如果用户注册了该链接的关闭回调业务，那么在此刻应该显示调用

    // 关闭socket链接
    c.Conn.Close()

    //通知从缓冲队列读数据的业务，该链接已经关闭
    c.ExitBuffChan <- true

    //关闭该链接全部管道
    close(c.ExitBuffChan)
}

//从当前连接获取原始的socket TCPConn
func (c *Connection) GetTCPConnection() *net.TCPConn {
    return c.Conn
}

//获取当前连接ID
func (c *Connection) GetConnID() uint32{
    return c.ConnID
}

//获取远程客户端地址信息
func (c *Connection) RemoteAddr() net.Addr {
    return c.Conn.RemoteAddr()
}

C) 重新更正一下Server.go中处理conn的连接业务

zinx/znet/server.go

package znet

import (
    "errors"
    "fmt"
    "net"
    "time"
    "zinx/ziface"
)

//iServer 接口实现，定义一个Server服务类
type Server struct {
    //服务器的名称
    Name string
    //tcp4 or other
    IPVersion string
    //服务绑定的IP地址
    IP string
    //服务绑定的端口
    Port int
}

//============== 定义当前客户端链接的handle api ===========
func CallBackToClient(conn *net.TCPConn, data []byte, cnt int) error {
    //回显业务
    fmt.Println("[Conn Handle] CallBackToClient ... ")
    if _, err := conn.Write(data[:cnt]); err !=nil {
        fmt.Println("write back buf err ", err)
        return errors.New("CallBackToClient error")
    }
    return nil
}

//============== 实现 ziface.IServer 里的全部接口方法 ========

//开启网络服务
func (s *Server) Start() {
    fmt.Printf("[START] Server listenner at IP: %s, Port %d, is starting\n", s.IP, s.Port)

    //开启一个go去做服务端Linster业务
    go func() {
        //1 获取一个TCP的Addr
        addr, err := net.ResolveTCPAddr(s.IPVersion, fmt.Sprintf("%s:%d", s.IP, s.Port))
        if err != nil {
            fmt.Println("resolve tcp addr err: ", err)
            return
        }

        //2 监听服务器地址
        listenner, err:= net.ListenTCP(s.IPVersion, addr)
        if err != nil {
            fmt.Println("listen", s.IPVersion, "err", err)
            return
        }

        //已经监听成功
        fmt.Println("start Zinx server  ", s.Name, " succ, now listenning...")

        //TODO server.go 应该有一个自动生成ID的方法
        var cid uint32
        cid = 0

        //3 启动server网络连接业务
        for {
            //3.1 阻塞等待客户端建立连接请求
            conn, err := listenner.AcceptTCP()
            if err != nil {
                fmt.Println("Accept err ", err)
                continue
            }

            //3.2 TODO Server.Start() 设置服务器最大连接控制,如果超过最大连接，那么则关闭此新的连接

            //3.3 处理该新连接请求的 业务 方法， 此时应该有 handler 和 conn是绑定的
            dealConn := NewConntion(conn, cid, CallBackToClient)
            cid ++

            //3.4 启动当前链接的处理业务
            go dealConn.Start()
        }
    }()
}

func (s *Server) Stop() {
    fmt.Println("[STOP] Zinx server , name " , s.Name)

    //TODO  Server.Stop() 将其他需要清理的连接信息或者其他信息 也要一并停止或者清理
}

func (s *Server) Serve() {
    s.Start()

    //TODO Server.Serve() 是否在启动服务的时候 还要处理其他的事情呢 可以在这里添加

    //阻塞,否则主Go退出， listenner的go将会退出
    for {
        time.Sleep(10*time.Second)
    }
}

/*
  创建一个服务器句柄
 */
func NewServer (name string) ziface.IServer {
    s:= &Server {
        Name :name,
        IPVersion:"tcp4",
        IP:"0.0.0.0",
        Port:7777,
    }

    return s
}

CallBackToClient是我们给当前客户端conn对象绑定的handle方法，当然目前是server端强制绑定的回显业务，我们之后会丰富框架，让这个用户可以让用户自定义指定handle。

在 start()方法中，我们主要做了如下的修改：

            //3.3 处理该新连接请求的 业务 方法， 此时应该有 handler 和 conn是绑定的
            dealConn := NewConntion(conn, cid, CallBackToClient)
            cid ++

            //3.4 启动当前链接的处理业务
            go dealConn.Start()

好了，现在我们已经将connection的连接和handle绑定了，下面我们在测试一下Zinx-V0.2的框架是否可以使用吧。

2.2 使用Zinx-V0.2完成应用程序

实际上，目前Zinx框架的对外接口并未改变，所以V0.1的测试依然有效。