Socket网络编程笔记

东雎
881 阅读6分钟

网络、计算机网络的构成是什么?

网络: 在计算机领域中，网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台，通过它可以把各个点、面(组织之间)、体(例如公共app)的信息联系到一起，从而实现这些资源的共享。 局域网: 多个设备（电脑手机等）都连接到了一个路由器上，就形成了一个局域网，路由器最终通过光纤或者双绞线连接到广域网，实现上网。 互联网： 无数个局域网、城域网等形成互联网

什么是网络编程?

网络编程就是对信息的发送和接收，通过操作相应的api调度计算机的硬件资源，并利用传输管道进行数据交流。

七层网络模型(来自百度)

基础层:物理层、数据链路层、网络层
传输层:TCP-UDP协议层、socket,网络编程是建立在传输层之上的 高级层:会话层、表示层、应用层

Socket

网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket，他是ip地址和端口的结合描述协议,也是tcp/ip协议相关api的总称。用于区分不同应用程序进程间的网络通信和连接。

Socket传输原理

通过IP地址和端口连接进行网络通讯

Socket与tcp

  1. tcp是面向连接的协议
  2. 通过三次握手建立连接，通讯完成是要拆除连接
  3. 由于tcp是面向连接的，所有只能用于端到端的通信,某一时刻只能连接到 某一个端口

Socket与udp(基于报文的传输)

  1. udp是面向无连接的
  2. udp数据包括目的端口号和源端口号的信息
  3. 面向无连接，可以进行广播发送, 并不局限于端到端。而tcp无法进行广播通讯

C/S模型

tcp/ip 协议中，两个进程间通信的主要模式为C/S模型(client-server) 目的: 协同网络中的计算机资源，服务模式、进程间的数据共享(例如网站中访问redis服务)
常见的C/S模型:FTP、SMTP、HTTP

报文

  1. 报文段是TCP/IP协议网络传输过程中，起着路由导航作用的。A进程发送到数据到B进程，A进程会将原始数据进行报文解析，然后加上对应的字节头，然后将字节头信息传递B进程，B进程将字节头解析以后得到报文段，再将报文段传递给应用层，应用层再经报文段解析成原始数据
  2. 报文段用于查询各个网络路由网段，ip地址、交换协议等ip数据包
  3. 报文在传输过程中会不断被封装成组、包、帧进行传输

传输协议

传输协议就是一种规定，一种约束.A和B进行通话，就需要A拨号、响铃、B接听，要遵循这些操作才能进行通话。

mac地址

mac 地址用于标注网络设备的位置，形如45-45-33-36-00-00 ，对比我们的居民身份证

UDP中的核心API

DatagramSocket

  1. 用于发送和接收udp消息的类，既是服务器，也是客户端

  2. udp并没有合并包socket api中

  3. DatagramSocket( )：创建简单实例，不指定端口和ip，会自动选择本地可用的端口进行发送

  4. DatagramSocket(int port)：创建监听固定端口的实例

  5. DatagramSocket(int port,InetAddress localAddress)

  6. receive(DatagramPacket d): 接收

  7. send(DatagramPacket d): 发送

  8. setSoTimeout(int timeout):设置超时时间，毫秒

  9. close()

DatagramPacket

  1. 用于处理报文的类，封装报文和拆解报文，它是发送实体，也是接收实体
  2. DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length,InetAddress address, int port);前三个参数指定buff和buff的使用区间，后两个参数是目标机器的ip和端口，这两个参数仅仅在发送时有效，而DatagramPacket在作为接收实体时使用的是DatagramSocket的ip和端口。
  3. DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length,SocketAddress socketaddress),与2类似，SocketAddress相当于InetAddress+port
  4. setData(byte[] buf,int offset,int length),可以往DatagramPacket对象中set要发送的buf数组
  5. setAddress(InetAddress address):仅在发送时有效
  6. setPort(int port)：仅在发送时有效
  7. ...

UDP单播

端对端之间的通信

UDP多播(组播)

给一组设备发送信息

UDP广播

给当前设备所在的网段的所有设备发送信息

UDP辅助TCP实现点对点传输

场景:在一个局域网中，在不知道服务器的ip和端口的情况下，仅仅知道服务器的公共UDP端口，从客户端发起一个UDP广播，服务器收到以后回送一个消息，客户端获取udp包，获取服务器的ip和端口号，然后使用tcp进行连接。

简单聊天室设计

UDP广播获取服务端端的ip和端口

  1. 服务端监听某个UDP端口，并向客户端回送本服务端的信息
  2. 以线程的方式启动，循环监听处理所有消息
  3. 启动客户端消息接收线程，使用CountDownLatch控制使得确定监听线程启动以后再启动广播线程,startDownLatch作为Listen的 构造参数，run()开始执行将计数器减1，表示接收线程已经开始正常启动，然后发送广播消息。使用CountDownLatch的await()方法阻塞 直到收到一个服务器的回送消息。调用监听线程类封装的方法获取ServerInfo.

服务端

  1. 使用线程的方式监听客户端的连接
  2. 每有一个客户端连接，服务器创建一个客户端处理线程，将处理客户端连接的Handler添加到本地队列中 打印客户端消息，采用回调的方式进行通知，将消息转发到所有连接的客户端
  3. 客户端消息的转发采用异步的方式，将任务丢进线程池中执行(任务为遍历遍历所有的客户端处理对象，依次发送消息)
  4. 监听本地输入流，将服务端输入的所有消息发送给所有的客户端

客户端

  1. 循环监听并读取从服务端发送来的消息
  2. 线程循环读取本地输入流，将本地输入的消息发送到服务端

聊天室服务器状态分析

服务器状态-繁忙

  1. 每个客户端都需要服务器进行双通等待(读取和写入两个线程),读取和写入分别是不同的线程
  2. 服务器为每条客户端创建两个线程，当有n个客户端时，服务器的实际线程数量是大于2n的(gc回收线程和创建服务器的主线程,监听客户端来源的线程，当有新客户端到达时，使用独立的线程去监听，连接客户端，转发部分使用的是单线程池)
avatar
文章
阅读
粉丝