1. 网络间的进程通信与Socket

TCP/IP协议族中网络层的IP地址可以唯一标识网络中的主机,而传输层的协议+端口可以唯一标识主机中的应用程序(进程)。这样利用这三元组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。

Socket通常也称作"套接字",用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄,可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件,同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket,并绑定到一个端口上,不同的端口对应于不同的服务。就目前而言,几乎所有的应用程序都是采用Socket来实现网络进程之间的通信。

Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种,因此两者之间是没有必然联系的。在Java环境下,Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。

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2. 传输协议

2.1 TCP

TCP是Tranfer Control Protocol的简称,是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输,得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接,需要连接时间,以便在TCP协议的基础上进行通信。

优缺点和应用场景

(1)可靠稳定,传递数据前,会有三次握手建立连接,面向有连接。

(2)传递数据时,有确认、窗口(流量控制)、重传、拥塞控制。确认机制保证接收端每收到一个正确包都会回应给发送端,超时或者数据包不完整的话发送端会重传。

缺点也比较明显了:

(1)整体来说传输慢,效率低,占用系统资源高。

(2)传递数据前,建立连接需要耗时,传递数据时,确认、重传、拥塞等会消耗大量时间以及CPU和内存等硬件资源。

(3)因为有确认机制、三次握手等机制,容易被人利用,实现DOS 、DDOS攻击。

当对网络通讯质量有要求的时候,比如:整个数据要准确无误的传递给对方,这往往用于一些要求可靠的应用,比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议,POP、SMTP等邮件传输的协议。

TCP连接的三次握手和四次挥手机制

为了控制本篇篇幅,关于TCP三次握手和四次挥手的知识请看这篇

2.2 UDP

UDP是User Datagram Protocol的简称,是一种无连接的协议,每个数据报都是一个独立的信息,包括完整的源地址或目的地址,因此无需建立发送方和接收方的连接,它在网络上以任何可能的路径传往目的地,因此能否到达目的地,到达目的地的时间以及内容的正确性、次序性都是不能被保证的。而且被传输数据报必须限定在64k以内。


优缺点和应用场景

把TCP的缺点拿过来就成了UDP的优点,效率高了传输快了,且更安全。缺点也就是TCP的优点,即UDP不可靠不稳定、容易丢包。

当对网络通讯质量要求不高的时候,要求网络通讯速度能尽量的快,这时就可以使用UDP。 常见使用UDP协议的应用有QQ语音视频等。


2.3  TCP对比UDP


这里只需要说明其中一条有无边界:

TCP无边界指客户端分多次发送数据给服务器,若服务器的缓冲区够大,那么服务器端会在客户端发送完之后一次性接收过来,所以是无边界的;UDP有边界指客户端每发送一次,服务器端就会接收一次,也就是说发送多少次就会接收多少次,因此是有边界的。


3. 基于Socket的Java网络编程

3.1 利用Socket建立连接的过程
套接字之间的连接过程分为三个步骤:服务器监听,客户端请求,连接确认。
(1)服务器监听:服务器端套接字处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。
(2)客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。
(3)连接确认:当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。


3.2 Socket的Java实现

	import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SocketManager {
public static void main(String[] args) {
SocketManager manager = new SocketManager();
manager.doListen();
} public void doListen() {
ServerSocket server;
try {
server = new ServerSocket(9991);
while (true) {
Socket client = server.accept();
new Thread(new SSocket(client)).start();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//服务器进程
class SSocket implements Runnable {
Socket client;
public SSocket(Socket client) {
this.client = client;
} public void run() {
DataInputStream input;
DataOutputStream output;
try {
input = new DataInputStream(client.getInputStream());
output = new DataOutputStream(client.getOutputStream());
String listMsg = input.readUTF();
output.writeUTF("Send : " + listMsg + " \r\n HelloVillage...");
System.out.println("Recive: " + listMsg);
listMsg = input.readUTF();
output.writeUTF("Send Second: " + listMsg + " \r\n HelloVillage...");
System.out.println("Recive Second: " + listMsg);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

	import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
public class SocketClient {
public static void main(String[] args) {
Socket socket = null;
try {
socket = new Socket("127.0.0.1", 9991);
//向服务器端第一次发送字符串
OutputStream netOut = socket.getOutputStream();
DataOutputStream doc = new DataOutputStream(netOut);
DataInputStream in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
//向服务器端第二次发送字符串
doc.writeUTF("list");
String res = in.readUTF();
System.out.println(res);
doc.writeUTF("bye");
res = in.readUTF();
System.out.println(res);
doc.close();
in.close();
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} {
if (socket != null) {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
}
}
}
}
}

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