TCP通信实现两个主机之间的信息交互

TCP通信概述

TCP协议用来控制两个网络设备之间的点对点通信，两端设备按作用分为客户端和服务端。服务端为客户端提供服务，通常等待客户端的请求信息，有客户端请求到达之后，及时提供服务和返回响应消息；客户端向服务端主动发出请求，并接受响应消息。

    首先启动服务端程序，并开始等待网络中的客户请求，然后客户端主动向服务端发出连接请求，服务端接收到客户端的连接请求后，并和客户端之间建立一个稳定的TCP/IP通信连接。
    现在客户端将向服务端主动发出请求，服务端接收客户端消息，并及时返回响应消息。这是通过IO流（字节流）实现的。
    通信完成后，由客户端主动关闭和服务端之间的连接；如果客户端未主动关闭和服务端之间的连接，服务端在等待指定的时间后将关闭这个连接。

TCP的特点

    TCP是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个有顺序且无差错的数据流。
    因为TCP通信两端的行为是不同的，所以在客户端使用socket类实现通信，而服务器使用ServerSocket实现通信。
    网络通信不是必须有两个物理主机，而是需要有两个不同的socket就可以通信，例如，在同一主机上IP地址是相同的，但是使用不同的端口创建不同的socket，这样的两个socket之间也是可以实现TCP/IP的通信。

TCP通信的实现原理

 

无论一个TCP通信程序的功能多么齐全，程序多么复杂，其基本结构都是一样的，都包括以下四个基本步骤：

    在服务端指定一个端口号来创建serverSocket，并使用accept方法进行侦听，这将阻塞服务器线程，等待用户请求。
    在客户端指定服务的主机IP和端口号来创建socket，并连接服务端serverSocket，此时服务端accept方法被唤醒，同时返回一个和客户端通信的socket。
    在客户端和服务端分别使用socket来获取网络通信输入/输出流，并按照一定的通信协议对socket进行读/写操作。
    通信完成后，在客户端和服务端中分别关闭socket。
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更为详细的解释和应用

一、TCP、UDP间的关系

TCP 和 UDP -> 传输层的协议：

UDP：用户数据报协议，面向无连接，可以单播，多播，广播， 面向数据报，不可靠

TCP：传输控制协议，面向连接的，可靠的，基于字节流，仅支持单播传输

                                                UDP                                                 TCP

是否创建连接                         无连接                                           面向连接

是否可靠                                不可靠                                             可靠的

连接的对象个数       一对一、一对多、多对一、多对多            支持一对一

传输的方式                         面向数据报                                     面向字节流

首部开销                               8个字节                                      最少20个字节

适用场景                 实时应用（视频会议，直播）         可靠性高的应用（文件传输）
二、TCP通信的流程
1、服务器端（被动接收连接的角色）

（1）创建一个用于监听的套接字

        - 监听：监听有客户端的连接

        - 套接字：这个套接字其实就是一个文件描述符

（2）将这个监听文件描述符和本地的IP和端口绑定（IP和端口就是服务器的地址信息）

        - 客户端连接服务器的时候使用的就是这个IP和端口

（3）设置监听，监听的fd开始工作

（4） 阻塞等待，当有客户端发起连接，解除阻塞，接受客户端的连接，会得到一个和客户端通信的套接字（fd）

（5）通信

        - 接收数据

        - 发送数据

（6）通信结束，断开连接
2、客户端

（1）创建一个用于通信的套接字（fd）

（2）连接服务器，需要指定连接的服务器的 IP 和 端口

（3）连接成功了，客户端可以直接和服务器通信

        - 接收数据

        - 发送数据

（4） 通信结束，断开连接
3、TCP通信流程图
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