深入浅出NodeJS——数据通信，NET模块运行机制

互联网的运作，最根本的驱动就是信息的交互，NodeJS 在数据交互这一块做的很带感，异步编程让人很惬意，关于 NodeJS 的数据通信，最基础的两个模块是 NET 和 HTTP，前者是基于 TCP 的封装，后者本质还是 TCP 层，只不过做了比较多的数据封装，我们视之为更高层。

本文先述说 NodeJS 的 NET 模块工作机制，下次再谈一谈 HTTP 模块。

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一、服务器和客户端之间的交互

NodeJS 底层支撑是 v8，v8 是用 C++ 编写的一个编译和运行 JavaScript 代码的库，说到 TCP/UDP，写 C/C++ 的童鞋肯定不会感到陌生，在建立 socket 连接的时候，基本都会涉及到相关的知识。

这里先解释下服务器端和客户端之间的一些共性和差异。关于数据交互，我们可以想象成，Server 与 Client 之间建立了一个管道（pipe），这个管道有两个分支，一个是用于发送 S 到 C 的数据，一个是用于发送 C 到 S 的数据。那么这个管道是如何建立的呢？

首先，Server 监听本地的某个端口（所谓端口，可以理解成对外交流的摊铺），Client 很明确自己要跟谁去交流，他去访问 Server 的那个摊铺，于是两者之间就可以沟通了。所以 Server 跟 Client 之间的差异是十分明显的，Server 会监听端口，而 Client 去访问端口。

Unix/Linux 系统跟 windows 有些不同，他可以去监听端口，也可以去监听文件，也就是说他可以把端口和文件都当做对外交流的摊铺。那么 Client 可以通过访问一个文件与 Server 建立起 pipe。

二、Node 如何开启一个 TCP 服务器

在电脑上安装好了 Node 之后，我们就可以引用 Node 提供的模块，Node 内置了很多模块，如文件处理（FireSystem）、控制台（Console）、数据流（Stream）等等，这些我会在以后的文章中提到。建立 TCP 连接需要用到的是 Node 的 NET 模块。使用一个模块十分简单：

var net = require('net');

net 是一个系统模块，也就是安装 Node 之后自带的模块，没必要对他感到畏惧，其实他的内部也是十分简单的：

var Net = function(){};

Net.methodA = function (){};

Net.methodB = function (){};

module.exports = Net;

我们可以简单理解 net 模块的内部实现，他就是一个 Net 类，上面绑定了很多的 methods，require 之后，相当于返回一个 Net 类，此时我们就可以尽情使用 Net 中定义的所有方法和属性了。

Node 中开启一个 TCP 服务器：

// server.js

var net = require('net');

var server = net.createServer(function(socket) { //'connection' listener

    console.log('server connected');

    socket.on('end', function() {

        console.log('server disconnected');

    });

    socket.on('data', function(){

        socket.end('hello\r\n');

    });

});

server.listen(8124, function() { //'listening' listener

    console.log('server bound');

});

上面这段代码应该很好理解，首先 net.createServer 创建一个 TCP 服务，这个服务绑定（server.listen）在 8124 这个端口上，创建 Server 后我们看到有一个回调函数，这个回调函数的实现方式是怎么样的呢？

net.createServer = function(callback){

    // 每次客户端连接都会新建一个 socket

    var socket = new Socket();

    callback && callback(socket);

};

在调用上面函数的时候传入一个参数，这个参数也是函数，并且接受了 socket ，这个由其他方法构造的一个管道（pipe），他的作用就是用来数据交互的。第一节中我们说到了，pipe 是需要 Client 跟 Server 打招呼才能建立的，如果此刻没有客户端访问 Server，这个 socket 就不会存在了。

三、写一个客户端程序与服务器交互

既然 Socket ，也就是管道（pipe）还没有存在，那肯定是不会存在通讯的，下面来写一个客户端程序：

// client.js

var net = require("net");

var client = net.connect({port: 8124}, function(){

    console.log('client connected');

    client.write('world!\r\n');

});

client.on('data', function(data) {

    console.log(data.toString());

    client.end();

});

client.on('end', function() {

    console.log('client disconnected');

});

net.connect 顾名思义，就是连接到服务端，第一个参数是对象，设置端口（port）为 8124，也就是我们服务器监听的端口，由于没有设置 host 参数，那默认就是 localhost （本地）。在 Server 中，socket 是管道的一端，而在 client 中，client 本身就是管道的一端，如果是多个客户端连接 Server，Server 会新建多个 socket，每个 socket 对应一个 client。

数据的通信就十分简单了，首先运行服务器程序：

node server.js

此时便会有一个服务器监听 8124 端口，然后打开一个客户端程序：

node client.js

那么两者之间的信息交互就开始了。具体他们是怎么交流的呢？

四、基于事件的哲学

首先我们要说一说 NodeJS 的 EventEmitter 模块。这个模块就是一个事件中心，之前写过相关的内容，可以看看简介版的 EventEmitter，戳我。EventEmitter 也就是如此，可以 on 添加事件到事件池，也可以 trigger 触发事件，当然可以从事件池中删除事件 off。

NET 模块是继承 EventEmitter 的，所以他创建的很多对象可以：

client.on('data', function(data) {

    console.log(data.toString());

    client.end();

});

如上绑定很多自定义的事件，等到交互中需要信息交流的时候再触发。就拿上面这句代码来说，client 绑定了一个 data 事件，这个事件会在 Server 有信息传过来的时候触发，他所做的工作，先打印传过来的数据，然后 end() 关闭这个管道（pipe）。

JavaScript 是基于事件的一门语言，几乎所有的动作都是由事件驱动的，这个在异步编程中显得十分突出。

五、相关 API 的枚举

Server 除了有 listen 函数外，还有很多的接口：

Server.close([callback])，停止监听，那么之前的所有管道也就没有用了。
Server.maxConnections，Server 的最大连接数，这个连接数是有上限的（跟系统有关），我们也可以自己设定连接数的最大上限（不超过系统最大连接数）。

Server.address()，在 listen 之后可以通过这个函数拿到服务器的相关信息。

// grab a random port.

server.listen(function() {

    address = server.address();

    console.log("opened server on %j", address);

});

还有 write、end、destroy、pause、resume 等等很多丰富的接口，可以在这里查看详情http://nodejs.org/api/net.html。

六、小结

本来打算写一个聊天室，但是这种简单的代码网络上俯拾皆是，本文目的是说清楚 TCP 连接在服务器和客户端之间的交互过程，深入的话题留到下次谈。

七、参考资料

http://nodejs.org/api/net.html