Java回望(7)-tcp/udp/socket基础概念

上一篇回顾了HTTP的一些基础概念，这一篇来回顾下大学时学习的TCP/UDP理论，并尝试用一些Java例子来实践下。

什么是TCP

TCP全称是Transmission Contro Protocol，翻译为传输控制协议。它被用于应用程序之间的通信，通过在两个程序之间建立”全双工”信道来达成通信。

三次握手

客户端发起请求
服务端响应请求，发送ack
客户端响应ack，之后通信建立成功，客户端/服务端开始通信之所以要3次握手，是因为：
- 如果不握手，直接通信，可能服务端本身是无法通信的，所以需要确认服务端状态
- 如果只有2次握手
- 有可能在2次之后，客户端服务当机，导致服务端等待
- 有可能在2次之后，先前客户端发送的请求A延迟，但A延迟后又传递给服务端，服务端响应并建立连接。可实际上客户端认为请求A已失效，导致服务端建立的连接浪费了资源

四次挥手

在四次挥手中，可以是客户端也可以是服务端发起挥手。

主机A向B发起挥手请求（FIN报文）告知无后续信息发送，主机A进入FIN_WAIT_1状态
主机B收到A发出的请求，并发送ACK响应。主机A收到后进入FIN_WAIT_2状态
主机B向主机A发送FIN报文，请求关闭连接，同时进入LAST_ACK状态
主机A向主机B发送ACK报文，同时进入TIME_WAIT状态；主机B收到后，关闭B->A连接。主机A等待2MSL（Maximum Segment Lifetime）后，也关闭A->B连接。之所以要4次挥手，主要是因为TCP的”全双工”特性，任何一方对对方的连接都是独立的，因此当其中某一方提出要断开连接，另一个连接可能还有待发送的消息。因此，为了将两个连接都关闭，需要挥手四次。

Java TCP

利用jdk/net包中的Socket创建客户端，ServerSocket创建服务端。

ServerSocket server = new ServerSocket(8088);
//启动之后，调用accept方法，server会阻塞并等待连接
Socket socket = server.accept();
//若有连接，则可以获取到socket的输入流
InputStream in = socket.getInputStream();

Socket socket = new Socket("localhost", 8088);
PrintWriter pw = null;
try {
    pw = new PrintWriter(
            new BufferedWriter(
                    new OutputStreamWriter(
                            //调用outputStream封装PrintWriter
                            socket.getOutputStream())), true);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
//将信息写入流中
pw.println("hello server, i am client！");

什么是UDP

全称为User Datagram Protocol，是一种无连接的通信协议，消息送达后无法得知其是否安全完整到达。它具有以下几种特点：

面向无连接：不建立3次握手连接，直接发送，不对报文做拆分/拼接
单播、多播、广播功能：不只是一对一
是面向报文的：UDP只添加头部就交付IP层，不拆分也不合并
不可靠性：无连接、且不关心对方是否收到，网络差则有丢包风险
头部开销小，传输高效

TCP对比UDP

TCP:

面向连接
可靠传输
一对一通信
面向字节流
头部开销大
适用于要求可靠传输的应用，如文件传输 UDP:
无连接
不可靠传输
一对一、一对多、广播都可支持
面向报文
头部开销小
适用于实时应用，如IP电话、视频会议、直播等

Java UDP

利用jdk/net中的DatagramSocket和DatagramPacket来创建和发送udp请求。

DatagramSocket dataSocket = new DatagramSocket(PORT);
DatagramPacket dataPacket = new DatagramPacket(receiveByte, receiveByte.length);
//receive方法
dataSocket.receive(dataPacket);
//接着对之前packet中的byte做string实例化从而获取消息
new String(receiveByte, 0, length);

//同样是用DatagramSocket初始化一个数据表socket
dataSocket = new DatagramSocket(PORT + 1);
sendStr = "hi server, i am client!";
sendDataByte = sendStr.getBytes();
//实例化DatagramPacket，并传入发送数据、目的地地址
dataPacket = new DatagramPacket(sendDataByte, sendDataByte.length,
        InetAddress.getByName("localhost"), PORT);
//调用send方法发送
dataSocket.send(dataPacket);

参考：