单工、半双工、全双工通信模式详解单工、半双工、全双工通信模式详解一、核心概述单工、半双工、全双工（简称“全工”）是根

单工、半双工、全双工通信模式详解

前言：最近在学websocket，本来想了解一下除了websocket还有其他的没有，后面重新学了一下

一、核心概述

单工、半双工、全双工（简称“全工”）是根据 数据传输方向 和 能否同时双向传输 划分的三种基础通信模式。其核心差异在于“是否支持双向传输”及“双向传输时是否可同步进行”，本质是对通信信道（数据传输的“通道”）的使用规则定义。

该分类适用于所有通信场景，无论是硬件设备（对讲机、电话）还是网络协议（HTTP、WebSocket），均遵循此规则。对于开发场景而言，理解三种模式是掌握网络通信协议（如HTTP/WebSocket）核心特性的基础。

二、三种通信模式详细拆解

以下从“定义、核心特点、典型案例”三个维度，结合日常场景与开发场景逐类说明，兼顾通俗性与实操关联性。

2.1 单工通信：单向传输，不可逆

2.1.1 核心定义

数据只能从一端（发送端）向另一端（接收端）单向传输，接收端无法向发送端反馈数据，传输方向完全固定不可逆。

2.1.2 核心特点

仅需1条单向通信信道，无需切换传输方向；
实现简单、硬件/软件成本低；
通信效率有限，仅能满足“单向数据推送”需求。

2.1.3 典型案例

日常场景

收音机/电视广播（电台→收音机/电视台→电视，只能接收信号无法反馈）、红外遥控（遥控器→电视/空调，设备不回传指令）、打印机（电脑→打印机，打印机仅接收打印指令不主动发数据）。

开发/网络场景

简易安防摄像头→监控主机（仅传输视频流，不接收控制指令）、串口单工通信（早期工业设备，一端固定发数据，另一端固定收数据）、部分日志推送服务（服务端→客户端单向推送日志，无客户端反馈）。

2.2 半双工通信：双向传输，但不同时

2.2.1 核心定义

数据可在两端之间双向传输（A→B 或 B→A），但 同一时间只能进行一个方向的传输，需通过切换传输方向实现双向通信，类似“轮流说话”。

2.2.2 核心特点

仅需1条共享通信信道，通过“信道方向切换”实现双向传输；
存在传输延迟（切换方向耗时），通信效率中等；
需约定传输规则（如“谁先发送、发送完毕后释放信道”），避免发送/接收冲突。

2.2.3 典型案例

日常场景

对讲机（“收到请回答”，一方按住按键说话时，另一方只能监听，松开按键后才能回应）、早期对讲机式客服通话、步行电台。

开发/网络场景（重点关注）

HTTP/1.1 协议：客户端发送请求→服务端返回响应，必须等服务端响应完成后，客户端才能发送下一个请求，无法同时双向传输，是典型的半双工通信；
早期蓝牙（蓝牙2.0及以下）：手机→耳机传输音频，耳机→手机回传按键指令，但无法同时进行；
串口半双工通信（RS485协议）：工业设备间互传数据，同一时间仅一端发送，另一端接收。

2.3 全双工通信：双向传输，可同时

2.3.1 核心定义

数据可在两端之间双向传输，且两个方向的传输可同时进行，类似“两个人同时说话并互相听见”，双向传输互不干扰。

2.3.2 核心特点

需2条独立的单向信道（一条A→B，一条B→A），无需切换传输方向；
双向同时传输，通信效率最高，无传输冲突；
实现成本高于单工、半双工，需支持双向并发传输的硬件/软件设计。

2.3.3 典型案例

日常场景

电话/微信语音通话（双方可同时说话、同时听到）、视频通话（同时传输画面和声音，双向同步）。

开发/网络场景（重点关注）

WebSocket 协议：客户端与服务端建立TCP连接后，服务端可主动向客户端推送数据，同时客户端也可向服务端发送数据（如实时聊天、实时通知）；
TCP 协议（底层核心）：TCP本身是全双工协议，为上层协议提供双向同时传输的基础；
SSH 远程连接：本地终端向服务器发送命令的同时，服务器可实时返回日志/执行结果；
数据库长连接（MySQL/Redis）：客户端发送查询指令的同时，服务端可主动推送状态信息（如Redis订阅消息）；
以太网/网线通信：电脑与路由器之间，上传数据（电脑→路由器）和下载数据（路由器→电脑）可同时进行（如边下载文件边上传文档）。

三、三种通信模式核心区别对比表

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四、关键补充：开发场景避坑要点

4.1 通信模式与底层传输层的关系

上层应用协议的通信模式，依赖底层传输层协议的支持：

TCP 是全双工传输层协议，因此基于TCP的上层协议（HTTP、WebSocket、SSH、Redis）均具备全双工传输的底层基础；但上层协议可通过规则限制为半双工（如HTTP的“请求-响应”规则）；
UDP 是无连接传输层协议，本身不保证可靠传输，但可支持半双工或全双工（如QUIC协议基于UDP实现全双工）。

4.2 误区澄清：HTTP/2 是全双工吗？

不是。HTTP/2 支持“多路复用”（多个请求可通过同一TCP连接并发传输），但本质仍遵循“请求-响应”模式，服务端无法主动向客户端发送数据，因此仍属于半双工通信。

4.3 为什么 WebSocket 能实现全双工？

WebSocket 与HTTP一样基于TCP（全双工底层），但握手成功后打破了“请求-响应”的限制：客户端和服务端均无需等待对方回应，可主动向对方发送数据，且两个方向的传输可同时进行，因此实现全双工。

五、与开发常用技术的关联映射

结合日常开发场景，将常用技术与通信模式对应，帮助快速理解：

HTTP 接口（1.1/2版本）：半双工（客户端请求→服务端响应，轮流进行）；
WebSocket 实时通信：全双工（服务端主动推送、客户端主动发送，同时进行）；
SSH 远程连接：全双工（本地输命令+服务器返日志，同步进行）；
MySQL/Redis 长连接：全双工（客户端发查询指令+服务端推订阅消息，同步进行）；
简易日志推送服务：单工（服务端→客户端单向推送）。

六、记忆口诀与总结

6.1 记忆口诀（快速区分）

单工：单行线，只能单向走；
半双工：双向单车道，车辆轮流过，不可对开；
全双工：双向双车道，两方向车辆同时开，互不干扰。

6.2 核心总结

三种通信模式的核心差异在于“双向传输能力”和“同步传输能力”：

单工：放弃双向传输，追求简单低成本；
半双工：支持双向传输，但牺牲同步性，平衡成本与需求；
全双工：兼顾双向与同步传输，追求最高效率，适用于实时通信场景（如聊天、监控）。