Java网络编程(三)之TCP
TCP
TCP通信原理
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Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生IO流来进行网络通信。
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Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类
TCP发送数据
步骤
（1）创建客户端Socket对象与指定服务端连接
Socket(String host，int port)
（2）获取输出流，写数据
OutputStream getOutputStream()
（3）释放资源
void close()
构造方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| Socket(InetAddress address,int port) | 创建流套接字并将其连接到指定IP指定端口号 |
| Socket(String host, int port) | 创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号 |
相关方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| InputStream getInputStream() | 返回此套接字的输入流 |
| OutputStream getOutputStream() | 返回此套接字的输出流 |
TCP接收数据
步骤
（1）创建服务器端的Socket对象（ServerSocket）
ServerSocket(int port)
（2）监听客户端连接，返回一个Socket对象
Socket accept()
（3）获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
InputStream getInputStream()
构造方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| ServletSocket(int port) | 创建绑定到指定端口的服务器套接字 |
相关方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| Socket accept() | 监听要连接到此的套接字并接受它 |
代码实现
发送端
public class ClientDemo04 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建一个Socket对象
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);
//2.获取一个IO流，开始写数据
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write("hello".getBytes());
//3.释放资源
os.close();
socket.close();
}
}
接收端
public class ServerDemo04 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10000);
Socket accept = serverSocket.accept();
InputStream is = accept.getInputStream();
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {
System.out.println((char)b);
//h
//e
//l
//l
//o
}
is.close();
serverSocket.close();
}
}注意事项
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accept方法是阻塞的，作用就是等待客户端连接
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客户端创建对象并连接服务器，此时是通过三次握手协议，保证跟服务器之间的连接
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针对客户端来讲，是往外写的，所以是输出流 ；针对服务器来讲，是往里读的,所以是输入流
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read方法也是阻塞的
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客户端在关流的时候，还多了一个往服务器写结束标记的动作
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最后一步断开连接，通过四次挥手协议保证连接终止
三次握手
简述
第一次握手：客户端给服务器发送一个 SYN 报文。
第二次握手：服务器收到 SYN 报文之后，会应答一个 SYN+ACK 报文。
第三次握手：客户端收到 SYN+ACK 报文之后，会回应一个 ACK 报文。
服务器收到 ACK 报文之后，三次握手建立完成。
作用
为了确认双方的接收与发送能力是否正常。
第一次握手：客户端发送网络包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。
第二次握手：服务端发包，客户端收到了。这样客户端就能得出结论：服务端的接收、发送能力，客户端的接收、发送能力是正常的。不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常。
第三次握手：客户端发包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力正常，服务器自己的发送、接收能力也正常。
因此，需要三次握手才能确认双方的接收与发送能力是否正常。
详细描述
刚开始客户端处于 closed 的状态，服务端处于 listen 状态。然后
（1）第一次握手：客户端给服务端发一个 SYN 报文，并指明客户端的初始化序列号 ISN（c）。此时客户端处于 SYN_Send 状态。
（2）第二次握手：服务器收到客户端的 SYN 报文之后，会以自己的 SYN 报文作为应答，并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s)，同时会把客户端的 ISN + 1 作为 ACK 的值，表示自己已经收到了客户端的 SYN，此时服务器处于 SYN_REVD 的状态。
（3）第三次握手：客户端收到 SYN 报文之后，会发送一个 ACK 报文，当然，也是一样把服务器的 ISN + 1 作为 ACK 的值，表示已经收到了服务端的 SYN 报文，此时客户端处于 establised 状态。
（4）服务器收到 ACK 报文之后，也处于 establised 状态，此时，双方以建立起了链接。
(1)SYN=1 表示该报文不携带数据，但消耗一个序号 seq=x，seq=x是客户端的初始化序列号，因为tcp是面向字节流的
(2)SYN=1 表示该报文不携带数据，但消耗一个序号 seq=y，seq=y是服务器的初始化序列号，ACK=1是一个确认号 ack=x+1，表示服务器下次接收到的序号希望是x+1。然后服务器进入到SYN-RCVD等待的状态
(3)ACK=1是一个确认号，seq=x+1是上一次服务器回应的序号要求，ack=y+1表示客户下一次接收到的序号希望是y+1
为什么要进行三次握手？
当进行第一次握手，网络不好可能会堵塞，所以连接的请求并没有到达服务器端；
但是tcp连接有超时重传的机制，所以再一次发送请求，这时候服务器端接收到了你的请求，他也会返回一个请求给你，这是第二次握手；
但是这时候网络环境突然又好了起来，那个堵塞的请求到达了服务器端，服务器端又给你回了一个请求，但是你又不想给服务器发送请求，这时候服务器的资源会进行占用等待你的请求，为了不使服务器的资源继续占用，你又必须发送一个请求给服务器；所以要进行3次握手
四次挥手
描述
1、第一次挥手：客户端发送一个 FIN 报文，报文中会指定一个序列号。此时客户端处于FIN_WAIT1状态。
2、第二次握手：服务端收到 FIN 之后，会发送 ACK 报文，且把客户端的序列号值 + 1 作为 ACK 报文的序列号值，表明已经收到客户端的报文了，此时服务端处于 CLOSE_WAIT状态。
3、第三次挥手：如果服务端也想断开连接了，和客户端的第一次挥手一样，发给 FIN 报文，且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态。
4、第四次挥手：客户端收到 FIN 之后，一样发送一个 ACK 报文作为应答，且把服务端的序列号值 + 1 作为自己 ACK 报文的序列号值，此时客户端处于 TIME_WAIT 状态。需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态
5、服务端收到 ACK 报文之后，就处于关闭连接了，处于 CLOSED 状态。
注意
这里特别需要主要的就是TIME_WAIT这个状态了，这个是面试的高频考点，就是要理解，为什么客户端发送 ACK 之后不直接关闭，而是要等一阵子才关闭。这其中的原因就是，要确保服务器是否已经收到了我们的 ACK 报文，如果没有收到的话，服务器会重新发 FIN 报文给客户端，客户端再次收到 ACK 报文之后，就知道之前的 ACK 报文丢失了，然后再次发送 ACK 报文。
至于 TIME_WAIT 持续的时间至少是一个报文的来回时间。一般会设置一个计时，如果过了这个计时没有再次收到 FIN 报文，则代表对方成功就是 ACK 报文，此时处于 CLOSED 状态。
浙公网安备 33010602011771号