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Node 是一个面向网络而生的平台，它具有事件驱动、无阻塞、单线程等特性，具备良好的可伸缩性，使得它十分轻量，适合在分布式网络中扮演各种各样的角色。

Node 提供了 net、dgram、http、http2、https 等模块，分别用于处理 TCP、UDP、HTTP、HTTPS，适用于服务端和客户端。

TCP 服务在网络应用中十分常见,目前大多数的应用都是基于 TCP 搭建而成的,它的全名为传输控制协议,在 OSI 模型中属于传输层协议,许多应用层协议基于 TCP 构建,典型的 HTTP、SMTP、IMAP 等协议。在这里不讲 TCP 相关知识点了,如果感兴趣可以关注我 计算机网络 这个专栏进行学习。

创建 TCP 服务端

在基本了解 TCP 的工作原理之后,我们可以开始创建一个 TCP 服务器端来接受网络请求,net 模块提供了一个异步网络 API,用于创建基于 stream 的 TCP 或 IPC 服务器和客户端。【相关教程推荐：nodejs视频教程、编程教学】

请看下面这个例子,我们在 server.js 文件中编写以下代码,如下:

import net from "net";const server = net.createServer((socket) => {  socket.on("data", (data) => {    console.log("监听到客户端的数据:", data.toString());  });  // 监听客户端断开连接事件  socket.on("end", () => {    console.log("客户端断开连接");  });  // 发送数据给客户端  socket.end("over over over\n");});// 启动服务server.listen(3000, () => {  console.log("服务创建成功");});

我们通过 net.createServer(listener) 即可创建一个 TCP 服务器,该函数的参数是里链接事件 connection 的侦听器。

当我们在终端执行该文件时,服务创建成功 输出在了终端。

nodemon .\server.js

在前面我们通过 net.createServer 创建了一个服务端,那么接下来我们使用 net.connect 创建一个客户端进行会话,具体代码如下所示:

import net from "net";const client = net.connect({ port: 3000 }, () => {  client.write("今晚出去吃饭,收到请 over\n");});// 接收服务端的数据client.on("data", (data) => {  console.log("接收服务端的数据: ", data.toString());  // 断开连接  client.end();});// 断开连接client.on("end", () => {  console.log("断开连接");});

我们这个时候对两个文件执行,如下所示:

接下来我们还有这样的一个例子,具体代码如下图所示:

具体运行结果请看下面的动图:

在客户端我使用 client.write() 发送了多次数据,但是只有 setTimeout 之外的是正常的，setTimeout 里面连续发送的似乎并不是每一次一返回,而是会随机合并返回了,在这里也就出现了粘包了。

TCP 针对网络中的小数据包有一定的优化策略: Negle 算法,如果每次只发送一个字节的内容而不优化,网络中将充满只有极少数有效数据的数据报,将十分浪费网络资源,该算法针对这种情况,要求缓冲区的数据达到一定数量或者一定时间后才将其发出,所以小数据包将会被该算法合并,以此来优化网络。这种优化虽然使网络有效地使用,但是数据有可能被延迟发送。

在 Node 中,由于 TCP 默认启用了 Negle 算法,可以调用 socket.setNoDelay(true) 去掉 Negle 算法,使得 write() 可以立即发送数据到网络中:

关闭 Nagle 算法并不总是有效的,因为其是在服务端完成合并,TCP 接收到数据会先存放于自己的缓冲区中,然后通知应用接收,应用层因为网络或其它的原因若不能及时从 TCP 缓冲区中取出数据,也会造成 TCP 缓冲区中存放多段数据块,就又会形成粘包。

在 Node 中,调用 createServer() 等同于调用 new Server(),具体结果如下图所示:

这主要的原因它在 Node 源码中有如下定义,所以调用 createServer() 函数实际上调用的是 new Server(),具体代码如下图所示:

function createServer(options, connectionListener) {  return new Server(options, connectionListener);}

该构造函数的定义主要有如下所示:

function Server(options, connectionListener) {  EventEmitter.call(this);  // 注册连接到来时执行的回调  if (typeof options === "function") {    connectionListener = options;    options = {};    this.on("connection", connectionListener);  } else if (options == null || typeof options === "object") {    options = { ...options };    if (typeof connectionListener === "function") {      this.on("connection", connectionListener);    }  }  // 服务器建立的连接数  this._connections = 0;  this[async_id_symbol] = -1;  this._handle = null;  this._usingWorkers = false;  this._workers = [];  this._unref = false;  // 服务器下的所有连接是否允许半连接  this.allowHalfOpen = options.allowHalfOpen || false;  // 有连接时是否注册读事件  this.pauseOnConnect = !!options.pauseOnConnect;  this.noDelay = Boolean(options.noDelay);  // 是否支持keepAlive  this.keepAlive = Boolean(options.keepAlive);  this.keepAliveInitialDelay = ~~(options.keepAliveInitialDelay / 1000);}ObjectSetPrototypeOf(Server.prototype, EventEmitter.prototype);ObjectSetPrototypeOf(Server, EventEmitter);

listen

它返回的是一个普通的 JavaScript 对象,接着调用 listen 函数监听端口,listen 方法支持多种使用方式主要有以下这几种方法:

该方法的的主要逻辑有如下代码所示:

Server.prototype.listen = function (...args) {  /*         处理入参，根据文档我们知道listen可以接收好几个参数，          假设我们这里是只传了端口号9297          */  var normalized = normalizeArgs(args);  //  normalized = [{port: 9297}, null];  var options = normalized[0];  var cb = normalized[1];  // 第一次listen的时候会创建，如果非空说明已经listen过  if (this._handle) {    throw new errors.Error("ERR_SERVER_ALREADY_LISTEN");  }  // listen成功后执行的回调  var hasCallback = cb !== null;  if (hasCallback) {    // listen成功的回调    this.once("listening", cb);  }  options = options._handle || options.handle || options;  // 第一种情况，传进来的是一个TCP服务器，而不是需要创建一个服务器  if (options instanceof TCP) {    this._handle = options;    this[async_id_symbol] = this._handle.getAsyncId();    listenIncluster(this, null, -1, -1, backlogFromArgs);    return this;  }  // 第二种，传进来一个对象，并且带了fd  if (typeof options.fd === "number" && options.fd >= 0) {    listenIncluster(this, null, null, null, backlogFromArgs, options.fd);    return this;  }  // 创建一个tcp服务器  var backlog;  if (typeof options.port === "number" || typeof options.port === "string") {    backlog = options.backlog || backlogFromArgs;    // 第三种 启动一个TCP服务器，传了host则先进行DNS解析    if (options.host) {      lookupAndListen(        this,        options.port | 0,        options.host,        backlog,        options.exclusive      );    } else {      listenIncluster(        this,        null,        options.port | 0,        4,        backlog,        undefined,        options.exclusive      );    }    return this;  }};

在每种方式的最后丢回调用 listenIncluster 方法,该方法主要做的事情是区分 master 进程 和 worker 进程,采用不同的处理策略:

UDP 又称用户数据包协议,与 TCP 一样同属于网络层传输层。UDP 和 TCP 最大的不同是 UDP 不是面向链接的。

创建 UDP 服务

创建 UDP 套接字十分简单,UDP 套接字一旦创建,既可以作为客户端发送数据,也可以作为服务端接收数据,下面的代码创建了一个 UDP 套接字,具体代码如下所示:

import dgram from "node:dgram";const server = dgram.createSocket("udp4");server.on("error", (err) => {  console.error(`server error:\n${err.stack}`);  server.close();});server.on("message", (msg, rinfo) => {  console.log(`server got: ${msg} from ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);});server.on("listening", () => {  const address = server.address();  console.log(`server listening ${address.address}:${address.port}`);});server.bind(3000);

该套接字将接收所有网课上 3000 端口上的消息,在绑定完成后,将触发 listening 事件,会终端执行,会输出 server listening 0.0.0.0:3000 字段。

接下来我们创建一个客户端和服务端进行对话,具体代码如下所示:

import dgram from "node:dgram";import { Buffer } from "node:buffer";const message = Buffer.from("你个叼毛");const client = dgram.createSocket("udp4");client.send(message, 0, message.length, 3000, "localhost", () => {  client.close();});

终端的最终输出结果如下图所示

UDP 广播

在 dgram 模块中,可以使用 socket 端口对象的 setBroadcast 方法来进行数据的广播:

socket.setBroadcast(flag);

服务端的代码定义在 server.js 文件,具体代码如下所示:

import dgram from "dgram";const server = dgram.createSocket("udp4");server.on("message", function (msg, rinfo) {  console.log(    "server got: " + msg + " from " + rinfo.address + ":" + rinfo.port  );});server.on("listening", function () {  var address = server.address();  console.log("server listening " + address.address + ":" + address.port);});server.bind(3000);

客户端的代码定义在 server.js 文件,具体代码如下定义:

nodemon .\server.js0

具体运行效果如下图所示:

更多node相关知识，请访问：nodejs 教程！

以上就是一文浅析Node中的TCP和UDP的详细内容，更多请关注9543建站博客其它相关文章！

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