网络编程之Socket

一、网络模型

　　1.1什么是网络模型

　　　　网络编程的本质是两个设备之间的数据交换。现在的网络编程基本上都是基于请求/响应方式的，也就是一个设备发送请求数据给另外一个，然后接收另一个设备的反馈。

　　网络模型图：

　　1.2 IP地址与域名

　　　　IP地址是一个规定，现在使用的是IPv4，既由4个0-255之间的数字组成，在计算机内部存储时只需要4个字节即可。在计算机中，IP地址是分配给网卡的，每个网卡有一个唯一的IP地址，如果一个计算机有多个网卡，则该台计算机则拥有多个不同的IP地址，在同一个网络内部，IP地址不能相同。

　　　　由于IP地址不方便记忆，所以有专门创造了域名(Domain Name)的概念，其实就是给IP取一个字符的名字。

　　1.3端口的概念

　　　　使用端口号，可以找到一台设备上唯一的一个程序

　　网络编程就是使用IP地址，或域名，和端口连接到另一台计算机上对应的程序，按照规定的协议(数据格式)来交换数据，实际编程中建立连接和发送、接收数据在语言级已经实现，做的更多的工作是设计协议，以及编写生成和解析数据的代码罢了，然后把数据转换成逻辑的结构显示或控制逻辑即可。

二、Socket

　　2.1 什么是socket

　　　　网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。

　　　　Socket就是为网络服务提供的一种机制。通讯的两端都有Sokcet，网络通讯其实就是Sokcet间的通讯，数据在两个Sokcet间通过IO传输。

　　2.2 TCP与UDP在概念上的区别：

　　　　udp: a、是面向无连接, 将数据及源的封装成数据包中,不需要建立建立连接

　　　　 b、每个数据报的大小在限制64k内

　　　　　　c、因无连接,是不可靠协议

　　　　　　d、不需要建立连接,速度快

　　　　tcp：a、建议连接，形成传输数据的通道.

b、在连接中进行大数据量传输，以字节流方式

c、通过三次握手完成连接,是可靠协议

d、必须建立连接，效率会稍低

　　2.3 UDP协议

　　UDP服务器端代码

class UdpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("udp接受数据启动.......");
        DatagramSocket ds = new DatagraSocket(8080);
        byte[] buf = newbyte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        // 阻塞效果，接收到客户端请求才会继续执行
        ds.receive(dp);
        System.out.println("来源:"+dp.getAddress().getHostAddress()+",port:"+dp.getPort());
        String str = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());
        System.out.println("客户端发送数据:"+str);
        ds.clos(); 
    }
}

　　UDP客户端代码

/**
 * @classDesc: 功能描述:(udp客户端)*/
public class UdpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("udp 发送数据");
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        String str = "客户端发送数据....";
        byte[] strByte = str.getBytes();
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(strByte, strByte.length, InetAddress.getByName("192.168.1.3"), 8080);
        ds.send(dp);
        ds.close();
    }
}

　　2.4 TCP协议

　　2.4.1 TCP握手协议

　　在TCP/IP协议中，TCP协议采用三次握手建立一个连接。
　　第一次握手:建立连接时，客户端发送SYN包(SYN=J)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；
　　第二次握手:服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN（ACK=J+1），同时自己也发送一个SYN包（SYN=K），即SYN+ACK包，此时服务器V状态；
　　第三次握手:客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ACK=K+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。
　　完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

　　四次分手：

　　由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。
　　（1）客户端A发送一个FIN，用来关闭客户A到服务器B的数据传送。
　　（2）服务器B收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。
　　（3）服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN给客户端A。
　　（4）客户端A发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。　　

　　1.为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？
　　　　这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后，它可以把ACK和SYN（ACK起应答作用，而SYN起同步作用）放在一个报文里来发送。

　　　　但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可能未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的.

　　2．为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态？

　　　　这是因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的4个报文也都协调和发送完毕，按理可以直接回到CLOSED状态（就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样）；但是因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到，因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文，而重发FIN报文，所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。

　　服务器端代码

public class TcpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("socket服务器端启动....");
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
        //获取客户端对象
        Socket accept = serverSocket.accept();
        InputStream inputStream = accept.getInputStream();
        byte[] buf= newbyte[1024];
        intlen=inputStream.read(buf);
        String str =new String(buf,0,len);
        System.out.println("str:"+str);
        serverSocket.close();
    }
}

　　客户端代码

        System.out.println("socket启动....");
        Socket socket = new Socket("192.168.1.3", 8080);
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("我是客戶端....".getBytes());
        socket.close();