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Socket(一)

分类: 文章 • 2024-11-23 19:10:10

2.0什么是套接字

Sokcet(套接字)是一种抽象层,应用程序通过它来发送和接收数据,就像应用程序打开一个文件句柄,将数据读写到稳定的存储器上一样. 一个socket允许应用程序添加到网络中，并与处于同一个网络中的其他应用程序进行通信。一台计算机上的应用程序向socket写入的信息能够被另一台计算机上的另一个应用程序读取，反之亦然

Socket(一)

Applications:应用程序 TCP sockets:TCP套接字 TCP ports:TCP端口

Soket References:套接字引用   UDP sockets:UDP套接字

现在TCP/OP协议族中的主要socket类型为流套接字(Sockets sockets)和数据报套接字(datagram sockets)

 

流套接字将TCP作为其端对端协议（底层使用IP协议），提供了一个可信赖的字节流服务。一个TCP/IP流套接字代表了TCP连接的一端。数据报套接字使用UDP协议（底层同样使用IP协议），提供了一个"尽力而为"（best-effort）的数据报服务，应用程序可以通过它发送最长65500字节的个人信息。

一个TCP/IP套接字由一个互联网地址，一个端对端协议（TCP或UDP协议）以及一个端口号唯一确定
2.1 套接字地址

一个客户端要发起一次通信,首先必须知道运行服务器端程序的主机的IP地址, 然后由网络的基础结构利用目标地址（destination address），将客户端发送的信息传递到正确的主机.

在Java中,地址可以由一个字符串来定义 可以是数字型的地址(IPv4 IPv6) 也可以是主机名(主机名必须被解析成数字型地址才能进行通信)

InetAddress类代表了一个网络目标地址，包括主机名和数字类型的地址信息。该类有两个子类，Inet4Address和Inet6Address，分别对应了目前IP地址的两个版本。InetAddress实例是不可变的，一旦创建，每个实例就始终指向同一个地址

为了获得本地主机地址, 利用了NetworkInterface类的功能

InetAddressAPI:

 字符串表示

 String toString() 返回如” hostname.example.com/192.0.2.127”

或” never.example.net/2000::620:1a30:95b2”

String getHostAddress() 返回单一数字类型

String getHostName(). 返回主机名

String getCanonicalHostName()

 

 

2.2.TCP套接字(建立连接，形成传输数据的通道；在连接中进行大的数据量传输；通过三次握手完成连接，是可靠协议必须建立连接，效率会稍低,类似打电话)

三次握手:

客户端向服务器发送一个SYN J

(当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；)


服务器向客户端响应一个SYN K，并对SYN J进行确认ACK J+1

(服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态)


客户端再想服务器发一个确认ACK K+1

(客户端收到服务器的SYN K ，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立。)

四次挥手:

1.某个应用进程首先调用close主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M；
2.另一端接收到FIN M之后，执行被动关闭，对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据；
3.一段时间之后，接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N；
4.接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。

Java为TCP协议提供了两个类:Socket类和ServerSocket类.

一个Socket实例代表了TCP连接的一端,一个TCP连接是一条抽象的双向通道,两端分别由IP地址和端口号确定. 在开始通信之前，要建立一个TCP连接，这需要先由客户端TCP向服务器端TCP发送连接请求。ServerSocket实例则监听TCP连接请求，并为每个请求创建新的Socket实例。也就是说，服务器端要同时处理ServerSocket实例和Socket实例，而客户端只需要使用Socket实例

2.2.1TCP客户端

1.创建一个Socket实例

2. 通过套接字的输入输出流（I/O streams）进行通信：一个Socket连接实例包括一个InputStream和一个OutputStream，它们的用法同于其他Java输入输出流

3. 使用Socket类的close()方法关闭连接。

2.2.2TCP服务器端

步骤

  1. 创建一个ServerSocket实例(唯一目的是为新的TCP连接请求提供一个新的已连接的Socket实例.当服务器端已经准备好处理客户端请求时,就调用accept()方法.该方法将阻塞等待,知道有向ServerSocket实例指定端口的新的连接请求到来)并指定本地端口,此套接字的功能是监听该指定端口收到的连接
  2. 重复执行
  1. 调用ServerSocket的accept()方法(阻塞)以获取下一个客户端连接。基于新建立的客户端连接，创建一个Socket实例，并由accept()方法返回。
  2. 使用所返回的Socket实例的InputStream和OutputStream与客户端进行通信。
  3. 通信完成后，使用Socket类的close()方法关闭该客户端套接字连接。

2.2.3输入输出流

TCP套接字的基本输入输出形式是流(Stream)抽象. 流只是一个简单有序的字节序列。Java的输入流（input streams）支持读取字节，而输出流（output streams）则支持写出字节

当我们向Socket的输出流写了数据后，这些字节最终将能从连接另一端的Socket的输入流中读取。

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这些write()方法分别向输出流传输一个字节、整个字节数组，或从一个数组中offset所指定偏移量开始，输出长度为length的字节。输出一个字节的write()方法只将其整型参数的低8位输出.如果在一个TCP套接字关联的输出流上进行这些操作，当大量的数据已发送，而连接的另一端所关联的输入流最近没有调用read()方法时，这些方法可能会阻塞。如果不作特殊处理，这可能会产生一些不想得到的后果

 

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第二种形式的read方法从输入流中获取长度为data.length的字节序列，并将其存入data数组中，该方法的返回值是实际传输的字节数；第三种形式与第二种的功能相似，但在把数据存入data数组时，将从offset所指定的偏移量开始存放，而且最多只传输长度为length的字节序列. 当没有数据可读，而又没有检测到流结束标记时，所有的read()方法都将阻塞等待，直到至少有一个字节可读。在没有数据可读，同时又检测到流结束标记时，以上所有方法都将返回-1。

UDP套接字(面向无连接的通讯协议，传输小数据时，不管对端服务是否启动，直接发送,类似发邮件)

UDP协议只实现两个功能

  1. 在IP协议的基础上添加另一层地址(端口)
  2. 对数据传输过程中可能产生的数据错误进行了检测，并抛弃已经损坏的数据

UDP与TCP不同点在于

1.对信息边界的处理方式不同

UDP套接字将保留边界信息。这个特性使应用程序在接受信息时，从某些方面来说比使用TCP套接字更简单

  1. 所提供的端到端传输服务是尽力而为(best-effort)(高效) 即UDP套接字将尽可能地传送信息，但并不保证信息一定能成功到达目的地址，而且信息到达的顺序与其发送顺序不一定一致

Java通过DatagramPacket类和DatagramSocket类来使用UDP套接字.

客户端和服务器端都使用DatagramSockets来发送数据，使用DatagramPackets来接收数据

 

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