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Lua Academy · 课时

TCP 基础

连接并发送数据。

TCP 基础 是 CoddyKit 上的免费 Lua Academy 课时。 这是第 1 节课,共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 Lua Academy 学习路径的一部分,你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Lua Academy 课程共包含 4 节课。

什么是 LuaSocket

LuaSocket 是 Lua 事实上的网络库。它提供原始 TCP 和 UDP 套接字,以及用于 HTTP、SMTP 和 FTP 的更高层辅助功能。

它是一个外部 C 模块,因此不属于标准 Lua。您可以通过 LuaRocks 安装它,并使用 require 加载它。

本课程中的代码片段都无法在普通练习场中运行,因为它们会访问网络。

local socket = require("socket")
print(socket._VERSION)

创建 TCP 套接字

核心对象是 TCP 主套接字,使用 socket.tcp() 创建。新创建的主套接字尚未连接,也尚未绑定。

对于主套接字,您可以执行 connect(将其转换为客户端对象),也可以执行 bind+listen(将其转换为服务器对象)。

大多数调用都会返回一个值,或返回 nil 加错误字符串,因此请务必同时接收这两个返回值。

local socket = require("socket")
local tcp, err = socket.tcp()
if not tcp then error(err) end

地址族

TCP 可以通过 IPv4 或 IPv6 工作。socket.tcp() 会延迟选择地址族,而 socket.tcp4() 和 socket.tcp6() 会强制使用其中一种。

如果需要明确控制,可以使用 socket.dns.toip(host) 将主机名解析为数字地址,然后再进行连接。

local socket = require("socket")
local ip, info = socket.dns.toip("example.com")
print(ip)

连接到主机

conn:connect(host, port) 会执行 TCP 三次握手。成功时返回 1;失败时返回 nil 和错误消息,例如 "connection refused" 或 "timeout"。

便捷函数 socket.connect(host, port) 会在一次调用中创建套接字并建立连接。

local socket = require("socket")
local conn, err = socket.connect("example.com", 80)
if not conn then print("failed:", err) end

发送数据

conn:send(data) 会将字节写入套接字。它返回已发送的最后一个字节的索引。对于阻塞套接字,这通常是 data 的完整长度。

TCP 是字节流,而不是消息协议,因此一次 send 的内容可能会在网络传输中被拆分或与其他内容合并。您必须自行为消息划分帧。

local request = "GET / HTTP/1.0\r\n\r\n"
local sent, err = conn:send(request)
print("bytes sent:", sent)

接收数据

conn:receive(pattern) 会从数据流中读取内容。默认模式 "*l" 会读取一行,但不包含换行符。"*a" 会一直读取到连接关闭。

您也可以传入一个数字,以准确读取指定数量的字节。发生错误时,它会返回 nil、错误字符串,以及已接收的所有部分数据。

local line, err = conn:receive("*l")
local chunk = conn:receive(512)
local all = conn:receive("*a")

关闭连接

完成操作后,请务必调用 conn:close(),以释放文件描述符并发送 TCP FIN。

您可以使用 conn:shutdown("send") 执行半关闭,在继续读取对端响应的同时表示数据流结束。对于使用 "*a" 的请求/响应协议,这非常方便。

conn:shutdown("send")
local reply = conn:receive("*a")
conn:close()

超时很重要

默认情况下,套接字会无限期阻塞。conn:settimeout(seconds) 可以限制调用的等待时间。将值设为 0 会使套接字变为非阻塞模式。

发生超时时,调用会返回 nil 和字符串 "timeout"。在生产环境中请务必设置超时时间,以避免连接长时间挂起。

conn:settimeout(5)
local data, err = conn:receive("*l")
if err == "timeout" then print("too slow") end

TCP 与 UDP

TCP 是面向连接、有序且可靠的:字节会按顺序到达且只到达一次,但代价是需要握手和重传。

UDP(socket.udp())无连接且不可靠,但很轻量,适合遥测或游戏。本课程重点讲解 TCP,因为 HTTP 以它为基础。

部分发送与循环

在非阻塞套接字上,send 可能只发送缓冲区的一部分。它会返回 nil、"timeout" 以及目前写入的最后一个字节的索引。

健壮的发送器会循环执行,从最后一个已发送字节的下一个字节继续,直到整个缓冲区都发送完毕。

local i = 1
while i <= #data do
  local sent, err, last = conn:send(data, i)
  i = (sent or last) + 1
  if err and err ~= "timeout" then break end
end

检查连接

conn:getpeername() 返回远端 IP 和端口,而 conn:getsockname() 返回本地端。它们有助于记录日志和调试。

conn:setoption("keepalive", true) 和 conn:setoption("tcp-nodelay", true) 可以调整底层套接字的行为。

local ip, port = conn:getpeername()
print("connected to", ip, port)
conn:setoption("tcp-nodelay", true)

快速检查

测试您对 TCP 接收语义的理解。

回顾

您已经接触了 LuaSocket 的 TCP 主对象,学会了创建、连接、发送、接收和关闭套接字,也了解了超时和半关闭如何影响行为。

请记住,TCP 是字节流,每次调用都可能返回 nil, err,生产环境中的套接字始终应设置超时。接下来,您将把这些部分组合成一个可运行的客户端。

常见问题解答

「TCP 基础」课时是免费的吗?

是的 — 「TCP 基础」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习(内置代码编辑器和全天候 AI 导师)并解锁 Lua Academy 课程的其余内容,请升级到 CoddyKit PRO。 Lua Academy 课程共包含 4 节课。

「TCP 基础」这节课中我会学到什么?

连接并发送数据。 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Lua Academy,全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 Lua Academy 需要有经验吗?

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Lua Academy 课程适合初学者到高级学习者,你可以从这里开始或从头开始,按照自己的节奏学习。 这是第 1 节课,共 4 节。

「TCP 基础」课时需要多长时间?

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动,所以你能稳步进步,并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 Lua Academy 课中编写并运行代码吗?

能。每节 Lua Academy 课都包含内置代码编辑器,你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码,并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. TCP 基础
  2. 构建客户端
  3. 构建服务器
  4. HTTP 请求
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