SOCKET 協(xié)議

Socket 是傳輸層協(xié)議的具體軟件實(shí)現(xiàn)，它封裝了協(xié)議底層的復(fù)雜實(shí)現(xiàn)方法，為開(kāi)發(fā)人員提供了便利的網(wǎng)絡(luò)連接。Socket 是網(wǎng)絡(luò)編程的基石，像 Http 的請(qǐng)求，MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)的連接等絕大部分的網(wǎng)絡(luò)連接都是基于 Socket 實(shí)現(xiàn)的。

1. 傳輸層協(xié)議

傳輸層有 TCP/UDP 兩種連接方式，所以對(duì)應(yīng)的 Socket 也有兩種不同實(shí)現(xiàn)方式，掌握 Socket 的前提是了解清楚這兩種協(xié)議。

1.1 TCP 協(xié)議

面向連接，且具備順序控制和重發(fā)機(jī)制的可靠傳輸。他的可靠性是在于傳輸數(shù)據(jù)前要先建立連接，確保要傳輸?shù)膶?duì)方有響應(yīng)才進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。因此 TCP 有個(gè)經(jīng)典的 3 次握手和 4 次揮手。

3 次握手

握手的目的是為了相互確認(rèn)通信雙方的狀態(tài)都是正常的，沒(méi)有問(wèn)題后才會(huì)進(jìn)行正式的通信：

1. 第一次握手：客戶端發(fā)送請(qǐng)求連接的消息給服務(wù)端，但發(fā)出去的消息是否到達(dá)并不清楚，要基于第二次握手的反饋；
2. 第二次握手：服務(wù)端返回消息說(shuō)明客戶端的消息收到了，此時(shí)它也糾結(jié)了，我的反饋信息對(duì)方有沒(méi)有收到，所以得依托第三次得握手；
3. 第三次握手：客戶端反饋第二次握手的消息收到了。至此，通信雙發(fā)的發(fā)送消息和接受消息能力都得到了檢驗(yàn)。

3 次握手的整個(gè)過(guò)程看著似乎有點(diǎn)過(guò)于謹(jǐn)慎，但是互聯(lián)網(wǎng)的初期網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是很落后的，丟包的概率非常大的。而且這個(gè)過(guò)程也只是在通信前期建立連接的時(shí)候進(jìn)行，3 次握手過(guò)后就是正常的消息傳輸了。

4 次揮手

4 次揮手的目的跟 3 次握手目的是一樣的，謹(jǐn)慎的確保雙方消息狀態(tài)的準(zhǔn)確：

1. 第一次揮手：客戶端（服務(wù)端也可以主動(dòng)斷開(kāi)）向服務(wù)端說(shuō)明想要關(guān)閉連接；
2. 第二次揮手：服務(wù)端首先回復(fù)第一次的消息已經(jīng)收到。但是并不是立馬關(guān)閉，因?yàn)榇藭r(shí)服務(wù)端可能還有數(shù)據(jù)在傳輸中；
3. 第三次揮手：待到數(shù)據(jù)傳輸都結(jié)束后，服務(wù)端向客戶端發(fā)出消息，告知一切都準(zhǔn)備好了，我要斷開(kāi)連接了；
4. 第四次揮手：客戶端收到服務(wù)端的斷開(kāi)信息后，給予確認(rèn)。服務(wù)端收到確認(rèn)后正式關(guān)閉?？蛻舳俗约阂舶l(fā)出關(guān)閉信息，因?yàn)榉?wù)端已經(jīng)關(guān)閉了無(wú)法確認(rèn)，等到一段時(shí)間后客戶端正式關(guān)閉。

1.2 UDP 協(xié)議

UDP 是一種不可靠的傳輸機(jī)制，但是它的數(shù)據(jù)報(bào)文比 TCP 小，所以相同數(shù)據(jù)的傳輸 UDP 所需的帶寬更少，傳輸速度更快。它不要事先建立連接，知道對(duì)方的地址后直接數(shù)據(jù)包就扔過(guò)去，也不保證對(duì)方有沒(méi)有收到。

2. 連接方式

我們知道 TCP 數(shù)據(jù)發(fā)送前要建立連接，UDP 不需要，而 Socket 的連接又有如下區(qū)分：

2.1 長(zhǎng)連接

1. 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)建立連接并保持不斷開(kāi)的狀態(tài)；
2. 兩邊雙向自由的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
3. 直到數(shù)據(jù)全部交互結(jié)束才斷開(kāi)。

2.2 短連接

1. 節(jié)點(diǎn) A 向節(jié)點(diǎn) B 建立連接；
2. A 發(fā)送數(shù)據(jù)給 B；
3. 一條數(shù)據(jù)發(fā)送完立馬斷開(kāi)。

2.3 適用場(chǎng)景

• 連接的建立需要開(kāi)銷，頻繁的重建連接容易造成資源浪費(fèi)，長(zhǎng)連接適合客戶端和服務(wù)端都比較明確且傳輸數(shù)據(jù)比較大的情況；
• 每臺(tái)服務(wù)器的連接數(shù)都是有限制的，如果太多的長(zhǎng)連接阻塞會(huì)影響到新連接的建立。Http 是一種短連接的方式，這樣有利于他處理高并發(fā)的請(qǐng)求。有一種 slowHttp 的攻擊，就是利用 Http 協(xié)議的特點(diǎn)，故意制造了一個(gè)很長(zhǎng)的報(bào)文，然后每次發(fā)送很少量的數(shù)據(jù)，使請(qǐng)求一直占用最終耗盡服務(wù)器的連接。所以 Http 雖然是短連接，但是一般是等到數(shù)據(jù)傳輸完成才斷開(kāi)的，我們應(yīng)該根據(jù)具體業(yè)務(wù)設(shè)置 Http 請(qǐng)求的超時(shí)時(shí)間。

3. socket 編程

下面的代碼實(shí)現(xiàn)了一個(gè) Socket 的服務(wù)端服務(wù)和一個(gè)客戶端，服務(wù)端在 6000 端口上面監(jiān)聽(tīng)連接，收到客戶端的連接后向客戶端發(fā)出 hello 問(wèn)候語(yǔ)，客戶端打印出服務(wù)端發(fā)送過(guò)來(lái)的消息。

3.1 服務(wù)端

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建一個(gè)serverSocket監(jiān)聽(tīng)本地的6000端口
        try(ServerSocket server = new ServerSocket (6000)) {
            // 當(dāng)有客戶端連接上就建立一個(gè)socket通道
            Socket socket = server.accept();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
            // 有客戶端連接上來(lái)就主動(dòng)發(fā)送問(wèn)候語(yǔ)
            outputStream.write("hello".getBytes());
            outputStream.flush();
            outputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3.2 客戶端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 根據(jù){IP}+{port}與服務(wù)器建立連接
        try( Socket socket=new Socket("127.0.0.1",6000)){
            BufferedReader bufferedReader=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            // 打印服務(wù)端發(fā)送的信息
            System.out.println("Client:"+bufferedReader.readLine());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4. websocket

Websocket 是一種升級(jí)版的 Http 服務(wù)，傳統(tǒng)的 Http 服務(wù)都是客戶端發(fā)起，服務(wù)端響應(yīng)，而 Websocket 支持服務(wù)端向客戶端主動(dòng)推送消息，增強(qiáng)了瀏覽器的交互場(chǎng)景。Websocket 也是應(yīng)用層協(xié)議，跟 Http 一樣具體的實(shí)現(xiàn)都要基于 Socket，除此之外并沒(méi)有什么特殊。

5. 小結(jié)

幾乎所有的軟件都需要通信，而幾乎所有的通信都是基于 Socket 實(shí)現(xiàn)的，Socket 從軟件的層面屏蔽了傳輸層的細(xì)節(jié)，開(kāi)發(fā)人員可以很方便的使用。Socket 起源于 Unix，而 Unix/Linux 基本哲學(xué)之一就是“一切皆文件”，使用的時(shí)候就打開(kāi)，不用就關(guān)閉。