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深入解析进程间通信与Socket原理：从理论到TypeScript实战

news 来源：原创 2025/8/17 15:04:00

文章目录

一、进程中如何通信
- 1.1 管道
- - 1.1.1 核心特性
  - 1.1.2 缺点
  - 1.1.3 匿名管道与命名管道的对比
- 1.2 信号
- - 1.2.1 核心特性
  - 1.2.2 缺点
  - 1.2.3 信号分类对比
- 1.3 消息队列
- - 1.3.1 核心特性
  - 1.3.2 缺点
- 1.4 共享内存
- - 1.4.1 核心特性
  - 1.4.2 缺点
- 1.5 信号量
- - 1.5.1 核心特性
  - 1.5.2 缺点
二、Socket
- 2.1 Socket原理
- - 2.1.1 什么是Socket
  - 2.1.2 网络进程如何通信
  - 2.1.3 Sokcet如何通信
- 2.2 TCP/IP协议
- - 2.2.1 概念
  - 2.2.2 TCP数据报结构
- 2.3 连接建立（三次握手）
- - 2.3.1 建立过程
  - 2.3.2 关键问题
  - - 为什么是三次握手，而不是两次四次？
- 2.4 断开连接（四次挥手）
- - 2.4.1 断连过程
  - 2.4.2 关键问题
  - - 为什么是四次挥手，不能是三次挥手
    - 为什么不能是两次挥手
三、TS通过Socket实现聊天室基础功能
- 3.1 服务端实现原理
- 3.2 客户端实现原理

一、进程中如何通信

重要的进程间通信（不同进程之间传播或交换信息）方式分为六种

管道、信号、消息队列、共享内存、信号量、socket。其中前五种主要用于一台主机之中的各个进程之间的通信，socket套接字通信主要用于网络之中不同主机之间的通信。

1.1 管道

管道（Pipe）其本质是由内核维护的一段内存缓存区。一个进程向该缓存写入数据，另一个进程从中读取数据，形成单向数据流。管道传输的数据是无格式的字节流，且受内核缓冲区大小的限制。

1.1.1 核心特性

单向通信
匿名管道仅支持单向数据传输（一端写入，另一端读取），若需双向通信，必须建立两条独立的管道。这种单向性体现了其半双工通信的特性。
亲缘关系依赖
- 匿名管道：通常用于父子进程或兄弟进程等有亲缘关系的进程间通信。子进程通过继承父进程的文件描述符访问管道。
- 命名管道（FIFO）：通过文件系统中的路径标识，允许无亲缘关系的进程通过打开同一路径进行通信，突破了匿名管道的亲缘限制。
阻塞与非阻塞模式
- 默认情况下，读进程在管道无数据时会阻塞等待；写进程在缓冲区满时也会阻塞，直到有空间释放。
- 可通过fcntl函数设为非阻塞模式：读空管道时直接返回EAGAIN错误，写满时丢弃数据或部分写入。
生命周期管理
- 匿名管道随进程终止自动销毁。
- 命名管道需手动删除其文件路径（如unlink），否则会持久存在于文件系统中。
容量限制
内核缓冲区大小固定（通常为4KB~64KB）。若写入速度远超读取速度，写进程可能被长时间阻塞，需设计合理的读写协同逻辑。

1.1.2 缺点

半双工通信的天然限制
匿名管道仅支持单向数据传输，双向通信需额外建立一条管道，增加了资源管理和协调的复杂度。
读写阻塞的强依赖性
若管道内的数据未被读进程及时消费，写进程会因缓冲区满而阻塞，直到读进程取走数据。这种强同步机制可能导致进程间死锁（如双方同时等待对方读写）。

1.1.3 匿名管道与命名管道的对比

特性	匿名管道	命名管道（FIFO）
创建方式	`pipe()`系统调用	`mkfifo()`命令或函数
通信方向	半双工（单向，需双向则建两条）	半双工，但支持多进程读写
进程关系	仅限亲缘进程	任意进程（通过文件路径访问）
持久性	随进程结束销毁	需手动删除文件路径

注意事项

数据原子性：若单次写入数据量小于PIPE_BUF（通常512B~4KB），内核保证写入的原子性；反之可能被拆分。
同步问题：共享内存需配合信号量，而管道自身通过阻塞机制隐式同步，但仍需注意读写端协调。
性能瓶颈：高频大数据传输时，管道可能因拷贝开销和容量限制成为瓶颈，此时可改用共享内存。

1.2 信号

信号（Signal）是轻量级异步通知机制，由内核或进程向目标进程发送特定事件的通知。其本质是预定义的事件编号（如SIGINT对应终端中断），用于触发进程的默认行为或自定义处理逻辑。

信号是进程间通信中最简单、最直接的异步通知机制，适用于事件驱动、进程控制等场景。但其设计初衷是“通知”而非“数据传输”，因此复杂交互需结合其他IPC机制（如管道、共享内存）。

1.2.1 核心特性

异步通知
信号在任意时刻可中断进程当前操作，直接跳转到信号处理函数执行，与进程的执行流无关。
预定义类型
系统定义了约30种标准信号，编号范围通常为1~31。
处理方式灵活性
- 默认行为：终止进程、忽略信号、暂停进程。
- 自定义处理：通过signal()或sigaction()注册用户函数（如处理SIGINT实现优雅退出）。
生命周期
- 生成：由内核、其他进程或终端触发。
- 传递：内核将信号加入目标进程的信号队列，等待进程调度处理。
- 处理：进程从内核态返回用户态时，检查并执行信号处理函数。

1.2.2 缺点

信息传递能力弱
信号仅能传递事件编号，无法携带额外数据（实时信号如SIGRTMIN可携带少量信息，但需复杂处理）。
信号丢失与覆盖
- 同类非实时信号多次到达时，可能被合并为一次。
- 处理函数执行期间，新到达的同类型信号可能被阻塞。
处理函数的安全限制
信号处理函数需为可重入函数，避免使用非线程安全操作。
实时性受限
非实时信号无优先级，内核可能延迟传递，无法保证严格时序。

1.2.3 信号分类对比

类型	非实时信号（标准信号）	实时信号（`SIGRTMIN~SIGRTMAX`）
编号范围	1~31	34~64（依系统不同）
队列机制	不排队，多次发送可能合并	支持排队，按顺序处理
数据携带	不支持	可通过`sigqueue()`附加数据
优先级	无	支持信号优先级

注意事项

避免处理函数阻塞
信号处理函数应快速完成，复杂逻辑可通过标记位在主线程序处理。
信号屏蔽与竞态条件
使用sigprocmask屏蔽关键代码段的信号，防止处理函数中断敏感操作。
处理共享资源时需考虑信号引发的竞态问题。

系统调用中断
信号可能中断阻塞的系统调用，需检查错误码EINTR并重试。
信号与多线程
多线程程序中，信号可能由任意线程处理，建议统一由主线程接管。

1.3 消息队列

消息队列（Message Queue）其本质是由内核维护的链表结构，允许进程以消息块（结构化数据）的形式异步通信。相比管道，消息队列支持更灵活的格式和随机读取，适用于频繁或结构化的数据交换场景。

消息队列弥补了管道在结构化数据和异步通信上的不足，适用于中等频率、结构化消息交换的场景。但其性能瓶颈（上下文切换与拷贝开销）使其难以应对超高频需求，此类场景可优先考虑共享内存或Unix域套接字。

1.3.1 核心特性

异步非阻塞通信
- 发送进程将消息写入队列后立即返回，无需等待接收进程响应。
- 接收进程可主动拉取消息，若队列为空可选择阻塞或非阻塞模式。
结构化消息
- 消息包含类型标识和数据体，双方需约定格式。
- 支持按消息类型读取，而非严格FIFO顺序。
内核持久性
- 消息队列独立于进程存在，进程终止后消息仍保留在内核中。
- 可通过权限控制限制其他进程访问。
原子性保证
- 单次写入的消息若小于MSGMAX，内核保证原子性）。
多进程共享
任意进程（需权限）均可通过队列标识符访问同一队列，支持多对多通信。

1.3.2 缺点

消息大小限制
单条消息长度受内核参数MSGMAX限制（默认约8KB），超出需分片处理。
性能开销
- CPU上下文切换：每次读写需通过系统调用进入内核态，频繁操作时开销显著。
- 数据拷贝：消息从用户空间拷贝到内核队列，再拷贝到接收方用户空间，高频场景效率低。
队列容量限制
队列总大小受内核参数MSGMNB限制（默认约16KB~64KB），写满后发送进程默认阻塞。
复杂性
需自行处理消息类型匹配、分片重组、队列满/空等问题，开发复杂度较高。

注意事项

消息类型设计
类型值应明确区分用途（如正数用于请求，负数用于响应）。
避免类型冲突，建议使用枚举或宏定义。

队列泄露防护
确保进程退出前释放队列。
通过ipcs -q和ipcrm命令管理残留队列。

超长消息处理
若消息长度超过MSGMAX，需在应用层分片发送，接收端重组。

信号量同步（可选）
多进程竞争读写时，可结合信号量实现互斥锁，避免消息覆盖。

1.4 共享内存

共享内存（Shared Memory）是进程间通信（IPC）中速度最快的机制，其本质是由内核分配的一段物理内存区域，被多个进程映射到各自的虚拟地址空间中。进程通过直接读写该内存区域实现数据交互，无需内核中转或数据拷贝，从而极大提升通信效率。

共享内存是进程间通信的性能天花板，尤其适合对吞吐量和延迟敏感的场景。但其“直接访问”的特性如同一把双刃剑，在提供极致速度的同时，也要求开发者严格管理同步与数据一致性。结合信号量、互斥锁等机制，可构建高效且稳定的多进程协作系统。

1.4.1 核心特性

零拷贝高效性
数据直接在共享内存区域读写，避免了管道、消息队列等机制中用户态与内核态间的数据拷贝开销。
虚拟地址映射
- 每个进程通过页表将共享内存映射到自身虚拟地址空间的不同位置。
- 进程通过虚拟地址访问共享内存，由MMU（内存管理单元）完成虚实地址转换。
多进程并发访问
多个进程可同时映射同一共享内存区域，实现高速数据共享，但需配合同步机制（如信号量、互斥锁）避免竞争。
内核持久性
- 共享内存独立于进程存在，进程退出后仍保留（除非显式删除）。
- 通过shmctl(IPC_RMID)销毁或系统重启后清除。

1.4.2 缺点

同步复杂度高

需额外机制（如信号量）协调读写
安全隐患

恶意进程可能改写数据
生命周期管理

需显示删除避免内存泄漏

注意事项

内存对齐与访问
确保数据结构对齐，避免不同进程因编译差异导致的内存解释错误。

缓存一致性
多核CPU中，共享内存可能引发缓存一致性问题，需通过内存屏障或原子操作保证可见性。

安全与权限控制
设置严格的IPC权限（如0666仅允许同组用户访问），防止未授权进程篡改数据。

资源泄漏防护
确保进程退出前调用shmdt()和shmctl()，避免内存段永久占用。

1.5 信号量

信号量（Semaphore）是进程间或线程间同步与互斥的核心工具，其本质是由内核维护的整型计数器，用于协调多个执行单元对共享资源的访问。信号量的核心思想是通过P（等待）和V（释放）操作，实现资源的原子性分配与释放，避免竞态条件（Race Condition）。

信号量是解决并发编程中同步与资源分配问题的基石，其灵活性使其适用于从简单互斥到复杂资源管理的广泛场景。然而，信号量的低级特性也要求开发者对并发逻辑有深刻理解，避免死锁、饥饿等典型问题。在实际开发中，可优先使用高层抽象（如线程池、无锁队列），但在需要精细控制时，信号量仍是不可替代的工具。

1.5.1 核心特性

计数器抽象
- 信号量值表示当前可用资源数量：
  - 正值：剩余可用资源数。
  - 零值：资源已被完全占用，请求者需等待。
  - 负值：绝对值表示等待该资源的进程/线程数。
原子操作
- P操作（Proberen，尝试获取）：
  若信号量值 > 0，则减1并继续；否则阻塞等待。
- V操作（Verhogen，释放资源）：
  信号量值加1，并唤醒一个等待进程。
分类
- 二进制信号量：值范围为0或1，等同于互斥锁（Mutex）。
- 计数信号量：值范围≥0，表示资源池容量（如连接池限制）。
内核与用户态实现
- System V信号量：内核维护，支持跨进程同步（如semget()）。
- POSIX信号量：可位于共享内存中，支持进程或线程级同步（如sem_init()）。

1.5.2 缺点

死锁风险

错误使用可能导致进程永久阻塞
优先级反转

低优先级进程占用资源，高优先级进程饥饿
复杂性

需手动管理信号量创建、初始化和销毁

注意事项

死锁预防
顺序一致性：所有进程以相同顺序获取信号量。
超时机制：使用sem_timedwait()避免无限阻塞。

信号量泄漏
System V信号量需显式调用semctl(IPC_RMID)删除。
POSIX命名信号量需sem_unlink()防止残留。

原子性与错误处理
确保P/V操作的原子性（如SEM_UNDO标志应对进程崩溃）。
检查sem_wait()返回值，处理EINTR（信号中断）等错误。

性能优化
避免过度使用信号量，高频场景可结合自旋锁或无锁数据结构。

二、Socket

2.1 Socket原理

2.1.1 什么是Socket

在计算机通信领域，socket被翻译为套接字，他是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式。通过socket这种约定，一台计算机可以接收其他计算机的数据，也可以向其他计算机发送数据。

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是”一切皆文件“，都可以用”打开open -→读写write/read–> 关闭close”模式来操作。

我的理解就是Socket就是该模式的一个实现：即socket是一种特殊的文件，一些sokcet函数就是对其他进行的操作（读写IO、打开、关闭）。

Socket()函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。

2.1.2 网络进程如何通信

我们要理解网络中进程如何通信，得解决两个问题：
　　ａ、我们要如何标识一台主机，即怎样确定我们将要通信的进程是在那一台主机上运行。
　　ｂ、我们要如何标识唯一进程，本地通过pid标识，网络中应该怎样标识？
解决办法：
　　ａ、TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机
　　ｂ、传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程），因此，我们利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互

2.1.3 Sokcet如何通信

现在，我们知道了网络中进程如何进行通信，即利用三元组d[ip地址，协议，端口]可以进行网络间通信了，那我们应该怎么实现？因此，我们sokcet应运而生，他就是利用三元组解决网络通信的一个中间件工具，就目前而言，几乎所有应用程序都是采用socket。

socket通信的数据传输方式常用的有两种：

SOCK_STREAM：表示面向连接的数据传输方式。数据可以准确无误的达到另一台计算机，如果损坏或丢失，可以重新发送，但效率相对较慢。常见的http协议就使用了SOCK_STREAM数据传输，因为要确保数据的正确性，否则网页不能正常解析。
OCK_DGRAM：表示无连接的数据传输方式。计算机只管传输数据，不作数据校验，如果数据在传输中损坏，或者没有到达另一台计算机，是没有办法补救的。也就是说，数据错了就错了，无法重传。因为 SOCK_DGRAM 所做的校验工作少，所以效率比 SOCK_STREAM 高。

2.2 TCP/IP协议

2.2.1 概念

TCP/IP提供点对点的连接机制，将数据应该如何封装、定址、传输、路由以及在目的地如何接收，都加以标准化。它将软件通信过程抽象化为四个抽象层，采取协议堆栈的方式分别实现出不同通信协议。协议族下的各种协议，依其功能不同，被分别归属到四个层次结构中，常被视为是简化的七层OSI模型。

四层结构（由下至上）：
1. 网络接口层（链路层）：负责物理介质的数据帧传输（如以太网协议）。
2. 网络层（IP层）：通过IP地址实现主机间的逻辑寻址和路由（如IP协议）。
3. 传输层：提供端到端的数据传输服务（如TCP、UDP协议）。
4. 应用层：面向用户提供具体服务（如HTTP、FTP协议）。
TCP（传输控制协议）是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。其核心特性包括：
- 三次握手建立连接：确保双方通信能力及初始序列号同步。
- 四次挥手释放连接：保证数据完整性并优雅关闭双工通道。
- 超时重传、流量控制、拥塞控制：保障数据传输的可靠性。

2.2.2 TCP数据报结构

TCP协议及数据结构_tcp数据包结构-CSDN博客

TCP报文头部固定20字节（不含选项字段），关键字段如下：

源端口与目的端口（各16位）：标识发送方和接收方的应用进程。
序号（Seq，32位）：本报文段发送数据的第一个字节的编号。
确认号（Ack，32位）：期望接收的下一个字节的编号，Ack = 收到的Seq + 数据长度 + 1（若数据长度为0，如SYN/FIN标志位，视为占1个序号）。
数据偏移（4位）：TCP首部长度（以4字节为单位）。
标志位（6位）：
- URG：紧急指针有效（需配合紧急指针字段使用）。
- ACK：确认号有效（建立连接后所有报文必须置1）。
- PSH：接收方应立即将数据提交应用层。
- RST：强制断开连接（异常终止）。
- SYN：发起连接请求（同步序列号）。
- FIN：请求终止连接。
窗口大小（16位）：接收方当前可接受的数据量（流量控制）。
校验和（16位）：确保数据完整性。

2.3 连接建立（三次握手）

2.3.1 建立过程

TCP 的三次握手和四次挥手-CSDN博客

客户端调用 socket() 函数创建套接字后，因为没有建立连接，所以套接字处于CLOSED状态；服务器端调用 listen() 函数后，套接字进入LISTEN状态，开始监听客户端请求
这时客户端发起请求：

当客户端调用 connect() 函数后，TCP协议会组建一个数据包，并设置 SYN 标志位，表示该数据包是用来建立同步连接的。同时生成一个随机数字 1000，填充“序号（Seq）”字段，表示该数据包的序号。完成这些工作，开始向服务器端发送数据包，客户端就进入了SYN-SEND状态。
服务器端收到数据包，检测到已经设置了 SYN 标志位，就知道这是客户端发来的建立连接的“请求包”。服务器端也会组建一个数据包，并设置 SYN 和 ACK 标志位，SYN 表示该数据包用来建立连接，ACK 用来确认收到了刚才客户端发送的数据包
服务器生成一个随机数 2000，填充“序号（Seq）”字段。2000 和客户端数据包没有关系。
服务器将客户端数据包序号（1000）加1，得到1001，并用这个数字填充“确认号（Ack）”字段。
服务器将数据包发出，进入SYN-RECV状态
客户端收到数据包，检测到已经设置了 SYN 和 ACK 标志位，就知道这是服务器发来的“确认包”。客户端会检测“确认号（Ack）”字段，看它的值是否为 1000+1，如果是就说明连接建立成功。
接下来，客户端会继续组建数据包，并设置 ACK 标志位，表示客户端正确接收了服务器发来的“确认包”。同时，将刚才服务器发来的数据包序号（2000）加1，得到 2001，并用这个数字来填充“确认号（Ack）”字段。
客户端将数据包发出，进入ESTABLISED状态，表示连接已经成功建立。
服务器端收到数据包，检测到已经设置了 ACK 标志位，就知道这是客户端发来的“确认包”。服务器会检测“确认号（Ack）”字段，看它的值是否为 2000+1，如果是就说明连接建立成功，服务器进入ESTABLISED状态。
至此，客户端和服务器都进入了ESTABLISED状态，连接建立成功，接下来就可以收发数据了。

2.3.2 关键问题

为什么是三次握手，而不是两次四次？

三次握手才可以阻止重复历史连接的初始化（主要原因）
三次握手才可以双方同步的初始序列号
三次握手才可以避免浪费资源

阻止重复历史连接的初始化（主要原因）
- 在两次握手的情况下，服务端没有中间状态给客户端来阻止历史连接，导致服务端可能建立一个历史连接，造成资源浪费。
- 三次握手已满足上述所有需求，额外增加握手次数（如四次）会引入不必要的延迟，且无法进一步解决核心问题。三次是理论上的最小安全交互次数。
双方同步的初始序列号

当客户端发送携带「初始序列号」的 SYN 报文的时候，需要服务端回一个 ACK 应答报文，表示客户端的 SYN 报文已被服务端成功接收，那当服务端发送「初始序列号」给客户端的时候，依然也要得到客户端的应答回应，这样一来一回，才能确保双方的初始序列号能被可靠的同步。
避免资源浪费

如果只有「两次握手」，当客户端的 SYN 请求连接在网络中阻塞，客户端没有接收到 ACK 报文，就会重新发送 SYN ，由于没有第三次握手，服务器不清楚客户端是否收到了自己发送的建立连接的 ACK 确认信号，所以每收到一个 SYN 就只能先主动建立一个连接，这会造成什么情况呢？

如果客户端的 SYN 阻塞了，重复发送多次 SYN 报文，那么服务器在收到请求后就会建立多个冗余的无效链接，造成不必要的资源浪费。

2.4 断开连接（四次挥手）

2.4.1 断连过程

TCP连接的释放需要四次挥手，其本质是双向通信的全双工特性决定的：每个方向必须独立关闭。以下为详细过程（以客户端主动关闭为例）：

第一次挥手（FIN）
客户端调用close()后，发送FIN报文（FIN=1），进入FIN_WAIT_1状态，表示客户端不再发送数据，但仍可接收数据。
第二次挥手（ACK）
服务端收到FIN后，立即回复ACK报文，进入CLOSE_WAIT状态。此时服务端可能仍有未发送完的数据，客户端收到ACK后进入FIN_WAIT_2状态。
第三次挥手（FIN）
当服务端数据发送完毕，准备好关闭连接时，发送FIN报文，进入LAST_ACK状态，表示服务端不再发送数据。
第四次挥手（ACK）
客户端收到FIN后，回复ACK报文，进入TIME_WAIT状态，等待2MSL（Maximum Segment Lifetime，报文最大生存时间）后关闭连接。服务端收到ACK后立即进入CLOSED状态。

简述TCP的三次握手和四次挥手_三次握手四次挥手简述-CSDN博客

2.4.2 关键问题

为什么是四次挥手，不能是三次挥手

全双工通信的特性
TCP连接是全双工的，双方需独立关闭自己的数据通道。客户端发送FIN仅表示其不再发送数据（但可接收），服务端的ACK仅确认收到FIN。服务端的FIN需等待其数据发送完毕后再发送，因此ACK和FIN不能合并为一次。
数据完整性保障
若服务端收到FIN后立即合并ACK与FIN（变为三次挥手），可能丢失未传输完的数据。分开发送确保服务端有足够时间处理剩余数据。
可靠性设计
客户端最后的TIME_WAIT状态（等待2MSL）有两个作用：
- 确保服务端收到最后的ACK。若ACK丢失，服务端会重传FIN，客户端可再次响应。
- 防止旧连接的延迟报文干扰新连接。

为什么不能是两次挥手

服务端未确认自身数据是否已发送完毕。
客户端无法确认服务端是否收到最终ACK，可能造成服务端持续等待。

三、TS通过Socket实现聊天室基础功能

3.1 服务端实现原理

核心结构

使用Node.js的net模块创建TCP服务器

定义了Room类型管理聊天室信息：

type Room = {roomName: string;   // 房间名称port: number;       // 监听端口users: [string, net.Socket][]; // 用户列表（[客户端地址, Socket对象]）
};

启动流程

关键功能实现
- 客户端连接管理：使用serverConnectEvent处理新连接
  - 记录客户端地址（client.remoteAddress:client.remotePort）
  - 存储Socket对象到用户列表
- 消息广播机制：
```
private broadcast(content: string) {for (const [_, userClient] of this.room.users) {if (userClient.writable) {userClient.write(content); // 向所有客户端发送消息}}
}
```

服务端实现示例

// src/server/server.ts
import * as net from 'net';
import * as readline from 'readline';// 定义房间类型
type Room = {roomName: string;port: number;users: [string, net.Socket][];
};// 定义服务器类
class MyTCPServer {private server: net.Server;private room: Room;constructor(port: number = 8080, roomName: string = '大厅') {this.room = {roomName,port,users: []};this.server = net.createServer(this.serverConnectEvent.bind(this));this.initServer();this.listenForShutdown()}private initServer() {this.server.listen(this.room.port, () => {console.log(`服务器已启动，监听端口 ${this.room.port}`);});this.server.on('close', () => {console.log('服务器已关闭');});}private serverConnectEvent(client: net.Socket) {console.log(`客户端已连接: ${client.remoteAddress}:${client.remotePort}`);//设计用户ID为标识const clientId = `${client.remoteAddress}:${client.remotePort}`;// 添加客户端到用户列表this.room.users.push([`${client.remoteAddress}:${client.remotePort}`, client]);client.on('data', (chunk) => {const content = chunk.toString();if( content === 'kick') {this.disconnectClient(client)} else {this.broadcast( `${clientId}: ${content}`, client)}});client.on('end', () => {console.log(`客户端已断开连接: ${client.remoteAddress}:${client.remotePort}`);this.removeClient(client);});client.on('error', (err) => {console.error(`客户端发生错误: ${err.message}`);this.removeClient(client);});}private broadcast(content: string, sender: net.Socket) {for (const [_, userClient] of this.room.users) {if (userClient.writable && userClient !== sender) {userClient.write(content);}}}private removeClient(client: net.Socket) {const index = this.room.users.findIndex(([_, userClient]) => userClient === client);if (index !== -1) {this.room.users.splice(index, 1);}}//断开客户端连接private disconnectClient(client: net.Socket) {const clientInfo = `${client.remoteAddress}:${client.remotePort}`;console.log(`正在断开客户端连接: ${clientInfo}`);client.end();this.removeClient(client);}//关闭服务器private listenForShutdown() {const rl = readline.createInterface({input: process.stdin,output: process.stdout});rl.question('输入 "shutdown" 关闭服务器: ', (input: string) => {if (input === 'shutdown') {// 关闭所有客户端连接for (const [_, userClient] of this.room.users) {userClient.destroy(); // 强制断开客户端}//关闭服务器this.server.close(() => {console.log('服务器已关闭');});rl.close();} else {rl.close();this.listenForShutdown();}});}
}// 启动服务器
new MyTCPServer();

3.2 客户端实现原理

核心结构
- 使用net.Socket连接服务器
- 通过readline模块实现控制台的输入
- 事件驱动架构
工作流程

关键功能实现

输入处理：

private readInput() {this.rl.question('请输入消息: ', (input) => {this.client.write(input);this.readInput(); // 递归调用实现持续输入});
}

消息接收:

this.client.on('data', (chunk) => {const content = chunk.toString();console.log(content); // 直接打印原始消息
});

客户端实现示例

// src/client/client.ts
import * as net from 'net';
import * as readline from 'readline';// 定义客户端类
class MyTCPClient {private client: net.Socket;private rl: readline.Interface;constructor() {this.client = new net.Socket();this.rl = readline.createInterface({input: process.stdin,output: process.stdout});this.connectToServer();}private connectToServer() {this.client.connect(8080, () => {console.log('已连接到服务器');this.readInput();});this.client.on('data', (chunk) => {const content = chunk.toString();console.log('你接收到了一条消息\n' + content);});this.client.on('end', () => {console.log('与服务器的连接已断开');this.rl.close();});this.client.on('error', (err) => {console.error(`与服务器的连接发生错误: ${err.message}`);this.rl.close();});}private readInput() {this.rl.question('请输入消息(输入"exit"断开连接):\n ', (input) => {if( input === 'exit') {this.client.end();this.rl.close();} else {this.client.write(input, (err) => {if (err) {console.log('发送消息失败');} else {console.log('你发出了一条消息\n' + input);}this.readInput();});}});}
}// 启动客户端
new MyTCPClient();