socket

我们知道两个进程如果需要进行通讯最基本的一个前提能能够唯一的标示一个进程，在本地进程通讯中我们可以使用PID来唯一标示一个进程，但PID只在本地唯一，网络中的两个进程PID冲突几率很大，这时候我们需要另辟它径了，我们知道IP层的ip地址可以唯一标示主机，而TCP层协议和端口号可以唯一标示主机的一个进程，这样我们可以利用ip地址＋协议＋端口号唯一标示网络中的一个进程。

能够唯一标示网络中的进程后，它们就可以利用socket进行通信了，什么是socket呢？我们经常把socket翻译为套接字，socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用已实现进程在网络中通信。

socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现，服务器和客户端各自维护一个"文件"，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

 

socket通信流程

socket是"打开—读/写—关闭"模式的实现，以使用TCP协议通讯的socket为例，其交互流程大概是这样子的

服务器：

  • 服务器根据地址类型（ipv4,ipv6）、socket类型、协议创建socket
  • 服务器为socket绑定ip地址和端口号
  • 服务器socket监听端口号请求，随时准备接收客户端发来的连接，这时候服务器的socket并没有被打开
  • 服务器socket接收到客户端socket请求，被动打开，开始接收客户端请求，直到客户端返回连接信息。这时候socket进入阻塞状态，所谓阻塞即accept()方法一直到客户端返回连接信息后才返回，开始接收下一个客户端谅解请求
  • 服务器accept方法返回，连接成功
  • 服务器读取信息
  • 服务器端关闭

 

客户端创建socket

  • 客户端打开socket，根据服务器ip地址和端口号试图连接服务器socket
  • 客户端连接成功，向服务器发送连接状态信息
  • 客户端向socket写入信息
  • 客户端关闭

三次握手

在TCP/IP协议中，TCP协议通过三次握手建立一个可靠的连接

  • 第一次握手：客户端尝试连接服务器，向服务器发送syn包（同步序列编号Synchronize Sequence Numbers），syn=j，客户端进入SYN_SEND状态等待服务器确认
  • 第二次握手：服务器接收客户端syn包并确认（ack=j+1），同时向客户端发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态
  • 第三次握手：第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手

 

 socket编程API

 

int socket(int domain, int type, int protocol);根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个socket的描述字及其所用的资源。
  • domain:协议族，常用的有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL、AF_ROUTE其中AF_INET代表使用ipv4地址
  • type:socket类型，常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等
  • protocol:协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);把一个地址族中的特定地址赋给socket
  • sockfd:socket描述字，也就是socket引用
  • addr:要绑定给sockfd的协议地址
  • addrlen:地址的长度
int listen(int sockfd, int backlog);监听socket
  • sockfd:要监听的socket描述字
  • backlog:相应socket可以排队的最大连接个数 
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);连接某个socket
  • sockfd:客户端的socket描述字
  • addr:服务器的socket地址
  • addrlen:socket地址的长度
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); TCP服务器监听到客户端请求之后，调用accept()函数取接收请求
  • sockfd:服务器的socket描述字
  • addr:客户端的socket地址
  • addrlen:socket地址的长度
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);读取socket内容
  • fd:socket描述字
  • buf：缓冲区
  • count：缓冲区长度
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);向socket写入内容，其实就是发送内容
  • fd:socket描述字
  • buf：缓冲区
  • count：缓冲区长度
int close(int fd);socket标记为以关闭 ，使相应socket描述字的引用计数-1，当引用计数为0的时候，触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。



JAVA 例子：

服务端：
  1. package com.justsee.tcpip;  
  2. import java.io.BufferedReader;  
  3. import java.io.IOException;  
  4. import java.io.InputStream;  
  5. import java.io.InputStreamReader;  
  6. import java.io.OutputStream;  
  7. import java.net.ServerSocket;  
  8. import java.net.Socket;  
  9. public class TcpServer {  
  10.   
  11.     //先启动服务器端程序  
  12.     public static void main(String[] args) throws IOException {  
  13.         ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(8080);  
  14.         Socket socket=serverSocket.accept();//阻塞等待消息  
  15.         InputStream inputStream=socket.getInputStream();  
  16.         OutputStream outputStream=socket.getOutputStream();  
  17. //      outputStream.write("欢迎光临！".getBytes(), 0,"欢迎光临！".getBytes().length );  
  18.         outputStream.write("welcome!".getBytes() );  
  19.     /*  byte[] buf=new byte[1024]; 
  20.         int len=inputStream.read(buf); 
  21. //      System.out.println(new String(buf, 0, len)); 
  22.         inputStream.close();*/  
  23.         BufferedReader bufferedReader=new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));  
  24.         System.out.println(bufferedReader.readLine());  
  25.         bufferedReader.close();  
  26.         outputStream.close();  
  27.         socket.close();  
  28.         serverSocket.close();  
  29.     }  
  30. }  

客户端：

  1. package com.justsee.tcpip;  
  2. import java.io.BufferedReader;  
  3. import java.io.DataOutputStream;  
  4. import java.io.InputStream;  
  5. import java.io.InputStreamReader;  
  6. import java.io.OutputStream;  
  7. import java.net.InetAddress;  
  8. import java.net.Socket;  
  9. //后启动客户端程序  
  10. public class TcpClient {  
  11.     //启动main时传进来两个参数：ip和端口号  
  12.     public static void main(String [] args)   
  13.     {  
  14.     try  
  15.     {  
  16.         //Socket s=new Socket(InetAddress.getByName("192.168.0.213"),8001);  
  17.         if(args.length < 2)  
  18.         {  
  19.             System.out.println("Usage:java TcpClient ServerIP ServerPort");  
  20.             return;  
  21.         }  
  22.         //建立Socket  
  23.         Socket s=new Socket(InetAddress.getByName(args[0]),Integer.parseInt(args[1]));  
  24.         InputStream ips=s.getInputStream();  
  25.         OutputStream ops=s.getOutputStream();  
  26.           
  27.         BufferedReader brKey = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));//键盘输入  
  28.         DataOutputStream dos = new DataOutputStream(ops);  
  29.         BufferedReader brNet = new BufferedReader(new InputStreamReader(ips));  
  30.   
  31.         while(true)  
  32.         {  
  33.             String strWord = brKey.readLine();  
  34.             dos.writeBytes(strWord + System.getProperty("line.separator"));  
  35.             if(strWord.equalsIgnoreCase("quit"))  
  36.                 break;  
  37.             else  
  38.                 System.out.println(brNet.readLine());  
  39.         }  
  40.         dos.close();  
  41.         brNet.close();  
  42.         brKey.close();  
  43.         s.close();  
  44.     }catch(Exception e){e.printStackTrace();}  
  45.     }  
  46. }  
posted @ 2016-01-13 14:37  长命百岁  阅读(164)  评论(0)  编辑  收藏  举报