Go语言TCP即时通讯聊天室：300行代码实现公聊与私聊

系统设计与运行逻辑

整个聊天室系统由四个核心模块组成：用于启动服务的 main.go、负责监听连接与消息路由的 server.go、封装单用户业务逻辑的 user.go 以及提供命令行交互界面的 client.go。

各模块职责明确：

• Server (服务器)：负责建立TCP监听，维护在线用户列表 OnlineMap，并通过Channel实现消息的统一分发与广播。
• User (用户对象)：封装了每个独立连接的读写操作，处理具体的协议指令（如改名、私聊转发），并利用互斥锁保证数据结构的安全。
• Client (客户端)：解析命令行输入，区分公聊、私聊和改名指令，并异步处理服务器下发的响应信息。

环境准备与部署

无需复杂的依赖安装，只需具备Go编译环境即可直接运行。

1. 初始化项目：确保GOPATH配置正确，新建文件夹存放源代码文件。
2. 参数配置：
   - 默认服务器IP为 127.0.0.1，端口为 8888。
   - 可通过修改 server.go 或 client.go 中的常量来调整通信地址。
3. 构建要求：由于代码使用了相对路径引用包内类型，建议将四个文件放置于同一 package main 目录下，或使用Go Modules管理依赖。

服务端实现详解

服务器是整个系统的中枢。它使用 net.Listen 进行监听，并为每一个新建立的连接开启一个协程进行处理。

第一步：定义 Server 结构与初始化

目的：建立在线用户容器和全局消息管道。

入口：server.go

动作：
1. 创建包含 OnlineMap 的结构体，该Map以用户名为Key。
2. 初始化 Message chan string，作为所有在线用户的消息中转站。

第二步：启动服务与监听连接

目的：接受外部TCP请求。

入口：Start() 方法

动作：
1. 调用 net.Listen("tcp", ...) 阻塞监听端口。
2. 启动一个后台协程专门读取全局 Message Channel 中的消息，并进行群发。
3. 循环调用 listener.Accept() 获取新连接，并为每个连接启动 Handler 协程。

第三步：处理长连接与保活

目的：检测活跃用户，超时自动断连。

入口：Handler(conn net.Conn)

动作：
1. 创建User对象并上线。
2. 开启协程阻塞读取客户端数据，若读取到内容则投递至用户队列。
3. 使用 select 监听心跳信号与定时器（300秒），若无活动则判定为掉线。

package main

import (
	"fmt"
	"io"
	"net"
	"sync"
	"time"
)

type Server struct {
	Ip   string
	Port int
	//在线用户列表
	OnlineMap map[string]*User
	mapLock   sync.RWMutex
	//消息广播的Channel
	Message chan string
}

func NewServer(ip string, port int) *Server {
	server := &Server{
		Ip:        ip,
		Port:      port,
		OnlineMap: make(map[string]*User),
		Message:   make(chan string),
	}
	return server
}

func (s *Server) Handler(conn net.Conn) {
	//业务逻辑
	//fmt.Println("链接建立成功")
	user := NewUser(conn, s)

	user.Online()

	//监听用户是否活跃
	isLive := make(chan bool)

	go func() {
		buf := make([]byte, 4096)
		for {
			n, error := conn.Read(buf)
			if n == 0 {
				user.Offline()
				return
			}
			if error != nil && error != io.EOF {
				fmt.Println("read error")
			}
			msg := string(buf[:n-1])

			user.DoMessage(msg)

			//表示用户活跃
			isLive <- true
		}
	}()

	for {
		select {
		case <-isLive:
			//当前用户活跃，不做任何时，激活select，重置定时器

		case <-time.After(time.Second * 300):
			//超时，将user强制关闭
			user.SendMsg("你被踢了")
			close(user.C)
			conn.Close()
			return
		}
	}
}

func (s *Server) ListenMessager() {
	for {
		msg := <-s.Message

		s.mapLock.Lock()
		for _, user := range s.OnlineMap {
			user.C <- msg
		}
		s.mapLock.Unlock()
	}
}

func (s *Server) BroadCast(user *User, msg string) {
	sendMsg := "[" + user.Addr + "]" + user.Name + ":" + msg
	s.Message <- sendMsg
}

func (s *Server) Start() {
	listener, error := net.Listen("tcp", fmt.Sprintf("%s:%d", s.Ip, s.Port))
	if error != nil {
		fmt.Println("listener error...")
		return
	}
	defer listener.Close()

	go s.ListenMessager()
	for {
		conn, error := listener.Accept()
		if error != nil {
			fmt.Println("accept error...")
			continue
		}
		go s.Handler(conn)
	}

}

用户协议处理 (user.go)

user.go 核心在于解析特定前缀的命令字。例如 rename|... 触发更名逻辑，to|...|... 触发私有寻址。

package main

import (
	"net"
	"strings"
)

type User struct {
	Name   string
	Addr   string
	C      chan string
	conn   net.Conn
	server *Server
}

func NewUser(conn net.Conn, server *Server) *User {
	userAddr := conn.RemoteAddr().String()
	user := &User{
		Name:   userAddr,
		Addr:   userAddr,
		C:      make(chan string),
		conn:   conn,
		server: server,
	}
	go user.ListenMessage()
	return user
}

//用户上线
func (u *User) Online() {
	u.server.mapLock.Lock()
	u.server.OnlineMap[u.Name] = u
	u.server.mapLock.Unlock()

	u.server.BroadCast(u, "上线")
}

//用户下线
func (u *User) Offline() {
	u.server.mapLock.Lock()
	delete(u.server.OnlineMap, u.Name)
	u.server.mapLock.Unlock()

	u.server.BroadCast(u, "下线")
}

//给当前user的客户端发送消息
func (u *User) SendMsg(msg string) {
	u.conn.Write([]byte(msg))
}

//处理消息
func (u *User) DoMessage(msg string) {

	if msg == "who" {
		//查询当前在线用户
		u.server.mapLock.Lock()
		for _, user := range u.server.OnlineMap {
			onlineMsg := "[" + user.Addr + "]" + user.Name + "：在线...\n"
			u.SendMsg(onlineMsg)
		}
		u.server.mapLock.Unlock()

	} else if len(msg) > 7 && msg[:7] == "rename|" {
		//修改用户名 rename|xxx
		newName := strings.Split(msg, "|")[1]
		//判断名字是否已经存在
		_, ok := u.server.OnlineMap[newName]
		if ok {
			u.SendMsg("用户名已存在\n")
		} else {

			u.server.mapLock.Lock()
			delete(u.server.OnlineMap, u.Name)
			u.server.OnlineMap[newName] = u
			u.server.mapLock.Unlock()

			u.Name = newName
			u.SendMsg("用户名成功修改为:" + newName + "\n")
		}

	} else if len(msg) > 4 && msg[:3] == "to|" {
		//私聊  to|zhangsan|你好

		//获取对方用户名
		remoteName := strings.Split(msg, "|")[1]
		if remoteName == "" {
			u.SendMsg("用户名格式不对\n")
			return
		}
		//获取对方user
		remoteUser, ok := u.server.OnlineMap[remoteName]
		if !ok {
			u.SendMsg("用户不存在\n")
			return
		}
		//获取消息
		msg := strings.Split(msg, "|")[2]
		if msg == "" {
			u.SendMsg("无消息内容，重新发送\n")
		}
		//发送消息
		remoteUser.SendMsg(u.Name + "对您说：" + msg)

	} else {
		u.server.BroadCast(u, msg)
	}
}

func (u *User) ListenMessage() {
	for {
		msg := <-u.C
		u.conn.Write([]byte(msg + "\n"))
	}

}

客户端交互流程 (client.go)

客户端在连接成功后进入主循环，支持公聊（广播）、私聊（带目标名）和重命名三种操作。使用 flag` 库支持命令行启动时传入IP和端口，默认连接本地回环地址。

package main

import (
	"flag"
	"fmt"
	"io"
	"net"
	"os"
)

type Client struct {
	ServerIp   string
	ServerPort int
	Name       string
	conn       net.Conn
	flag       int
}

func NewClient(serverIp string, serverPort int) *Client {
	client := &Client{
		ServerIp:   serverIp,
		ServerPort: serverPort,
		flag:       9999,
	}
	conn, error := net.Dial("tcp", fmt.Sprintf("%s:%d", serverIp, serverPort))
	if error != nil {
		fmt.Println("net dial error...")
		return nil
	}
	client.conn = conn
	return client
}

func (c *Client) menu() bool {
	var flag int

	fmt.Println("1.公聊模式")
	fmt.Println("2.私聊模式")
	fmt.Println("3.修改用户名")
	fmt.Println("0.退出")

	fmt.Scanln(&flag)
	if flag >= 0 && flag <= 3 {
		c.flag = flag
		return true
	} else {
		fmt.Println(">>>>请输入合法数字<<<<")
		return false
	}
}

//修改用户名
func (c *Client) UpdateName() bool {
	fmt.Println(">>>>请输入用户名")
	fmt.Scanln(&c.Name)

	sendMsg := "rename|" + c.Name + "\n"
	_, error := c.conn.Write([]byte(sendMsg))
	if error != nil {
		fmt.Println("conn.write error...")
		return false
	}
	return true
}

//公聊
func (c *Client) PublicChat() {
	var chatMsg string
	fmt.Println(">>>>请输入聊天内容，输入exit退出")
	fmt.Scanln(&chatMsg)

	for chatMsg != "exit" {
		if len(chatMsg) != 0 {
			msg := chatMsg + "\n"
			_, error := c.conn.Write([]byte(msg))
			if error != nil {
				fmt.Println("conn.Write error....")
				break
			}
		}

		chatMsg = ""
		fmt.Println(">>>>请输入聊天内容，输入exit退出")
		fmt.Scanln(&chatMsg)
	}
}

//私聊
func (c *Client) PrivateChat() {
	var remoteUser string
	var chatMsg string

	c.SelectUsers()

	fmt.Println(">>>>请输入聊天对象的用户名，输入exit退出")
	fmt.Scanln(&remoteUser)
	for remoteUser != "exit" {

		fmt.Println(">>>>请输入聊天内容，输入exit退出")
		fmt.Scanln(&chatMsg)

		for chatMsg != "exit" {
			if len(chatMsg) != 0 {
				msg := "to|" + remoteUser + "|" + chatMsg + "\n\n"
				_, error := c.conn.Write([]byte(msg))
				if error != nil {
					fmt.Println("conn.Write error....")
					break
				}
			}

			chatMsg = ""
			fmt.Println(">>>>请输入聊天内容，输入exit退出")
			fmt.Scanln(&chatMsg)
		}

		c.SelectUsers()
		remoteUser = ""
		fmt.Println(">>>>请输入聊天对象的用户名，输入exit退出")
		fmt.Scanln(&remoteUser)
	}

}

//查询在线用户
func (c *Client) SelectUsers() {
	sendMsg := "who\n"
	_, error := c.conn.Write([]byte(sendMsg))
	if error != nil {
		fmt.Println("conn.write error....")
		return
	}
}

//处理server返回的消息
func (c *Client) DealResponse() {
	io.Copy(os.Stdout, c.conn)
}
func (c *Client) Run() {
	for c.flag != 0 {
		for c.menu() != true {

		}
		switch c.flag {
		case 1:
			//公聊
			c.PublicChat()
		case 2:
			//私聊
			c.PrivateChat()
		case 3:
			//修改用户名
			c.UpdateName()
		}
	}
}

var serverIp string
var serverPort int

func init() {
	flag.StringVar(&serverIp, "ip", "127.0.0.1", "设置服务器IP地址（默认为127.0.0.1）")
	flag.IntVar(&serverPort, "port", 8888, "设置服务器端口（默认为8888）")
}
func main() {
	flag.Parse()
	client := NewClient(serverIp, serverPort)
	if client == nil {
		fmt.Println(">>>>链接服务器失败")
		return
	}

	go client.DealResponse()

	fmt.Println(">>>>链接服务器成功")
	client.Run()
}

服务启动与运行验证

main.go 极其简洁，实例化 Server 对象后立即启动。在实际部署时，需先启动服务端，再开启多个终端实例运行客户端进行测试。

package main

func main() {
	server := NewServer("127.0.0.1", 8888)
	server.Start()
}

简要总结

以上就是Go语言利用300行代码实现即时通讯聊天室的详细内容，更多关于Go语言并发编程的基础知识请继续关注本站其它相关文章！