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IP协议
IP 协议提供了主机和主机间的通信。 为了完成不同主机的通信,我们需要某种方式来唯一标识一台主机,这个标识,就是著名的IP地址。通过IP地址,IP 协议就能够帮我们把一个数据包发送给对方。
TCP协议
IP 协议提供了主机和主机间的通信。TCP 协议在 IP 协议提供的主机间通信功能的基础上,完成这两个主机上进程对进程的通信。
有了 IP,不同主机就能够交换数据。但是,计算机收到数据后,并不知道这个数据属于哪个进程(简单讲,进程就是一个正在运行的应用程序)。TCP 的作用就在于,让我们能够知道这个数据属于哪个进程,从而完成进程间的通信。
为了标识数据属于哪个进程,我们给需要进行 TCP 通信的进程分配一个唯一的数字来标识它。这个数字,就是我们常说的端口号。
服务端收到 SYN 后,会向客户端再发送一个 SYN,此时服务器的 seq number = y。与此同时,会 ACK x+1,告诉客户端“已经收到了 SYN,可以发送数据了”;
客户端收到服务器的 SYN 后,回复一个 ACK y+1,这个 ACK 则是告诉服务器,SYN 已经收到,服务器可以发送数据了。
Socket 基本用法
Socket 是 TCP 层的封装,通过 socket,我们就能进行 TCP 通信。
在 Java 的 SDK 中,socket 的共有两个接口:用于监听客户连接的 ServerSocket 和用于通信的 Socket。
Socket、ServerSocket 傻傻分不清楚
在进入这一节的主题前,读者不妨先考虑一个问题:在上一节的实例中,我们运行 echo 服务后,在客户端连接成功时,一个有多少个 socket 存在?
答案是 3 个 socket:客户端一个,服务端有两个。跟这个问题的答案直接关联的是本节的主题——Socket 和 ServerSocket 的区别是什么。
眼尖的读者,可能会注意到在上一节我是这样描述他们的:
在 Java 的 SDK 中,socket 的共有两个接口:用于监听客户连接的 ServerSocket 和用于通信的 Socket。
注意:我只说 ServerSocket 是用于监听客户连接,而没有说它也可以用来通信。下面我们来详细了解一下他们的区别。
注:以下描述使用的是 UNIX/Linux 系统的 API。
首先,我们创建 ServerSocket 后,内核会创建一个 socket。这个 socket 既可以拿来监听客户连接,也可以连接远端的服务。由于 ServerSocket 是用来监听客户连接的,紧接着它就会对内核创建的这个 socket 调用 listen 函数。这样一来,这个 socket 就成了所谓的 listening socket,它开始监听客户的连接。
接下来,我们的客户端创建一个 Socket,同样的,内核也创建一个 socket 实例。内核创建的这个 socket 跟 ServerSocket 一开始创建的那个没有什么区别。不同的是,接下来 Socket 会对它执行 connect,发起对服务端的连接。前面我们说过,socket API 其实是 TCP 层的封装,所以 connect 后,内核会发送一个 SYN 给服务端。
现在,我们切换角色到服务端。服务端的主机在收到这个 SYN 后,会创建一个新的 socket,这个新创建的 socket 跟客户端继续执行三次握手过程。
三次握手完成后,我们执行的 serverSocket.accept() 会返回一个 Socket 实例,这个 socket 就是上一步内核自动帮我们创建的。
所以说:在一个客户端连接的情况下,其实有 3 个 socket。
关于内核自动创建的这个 socket,还有一个很有意思的地方。它的端口号跟 ServerSocket 是一毛一样的。咦!!不是说,一个端口只能绑定一个 socket 吗?其实这个说法并不够准确。
前面我说的通过端口号来区分数据属于哪个进程的说法,在 socket 的实现里需要改一改。Socket 并不仅仅使用端口号来区别不同的 socket 实例,而是使用 <peer addr:peer port, local addr:local port> 这个四元组。
在上面的例子中,我们的 ServerSocket 长这样:<*:*, *:9877>。意思是,可以接受任何的客户端,和本地任何 IP。
accept 返回的 Socket 则是这样:<127.0.0.1:xxxx, 127.0.0.1:9877>。其中,xxxx 是客户端的端口号。
如果数据是发送给一个已连接的 socket,内核会找到一个完全匹配的实例,所以数据准确发送给了对端。
如果是客户端要发起连接,这时候只有 <*:*, *:9877> 会匹配成功,所以 SYN 也准确发送给了监听套接字。
socket package下使用javac命令java -encoding UTF-8 文件名,把java文件编译到同级目录下生成class文件,在使用javac命令javac 包名+类名切换到src/main/java//com/mayikt下启动