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背了一年的計(jì)網(wǎng)八股，還不知道什么是Socket？

?前言

不明白 Socket 是什么的主要原因其實(shí)就是沒(méi)有實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)編程經(jīng)驗(yàn)，就沒(méi)有在代碼里用過(guò) Socket，背來(lái)背去還是腦袋一片漿糊，很正常，看完這篇文章肯定就清楚了（狗頭）

創(chuàng)新互聯(lián)建站專(zhuān)注于潤(rùn)州企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),響應(yīng)式網(wǎng)站建設(shè),商城網(wǎng)站建設(shè)。潤(rùn)州網(wǎng)站建設(shè)公司,為潤(rùn)州等地區(qū)提供建站服務(wù)。全流程按需網(wǎng)站開(kāi)發(fā)，專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，全程項(xiàng)目跟蹤，創(chuàng)新互聯(lián)建站專(zhuān)業(yè)和態(tài)度為您提供的服務(wù)

TCP 四元組

要說(shuō) Socket，那當(dāng)然不能繞過(guò) TCP 了，各位不妨先來(lái)思考下如何確定一個(gè) TCP 連接?

以小黑和小白為例，他們分別位于不同的小區(qū)，小黑找小白玩，需要知道小白的小區(qū)和門(mén)牌號(hào)，也就是說(shuō)，小區(qū) + 門(mén)牌號(hào)就是小白家的入口，知道了這個(gè)入口，小黑就能找到小白。反之也是同樣的。

小區(qū)類(lèi)比于 IP 地址，門(mén)牌號(hào)類(lèi)比于端口號(hào)，IP 地址 + 端口號(hào)（小區(qū) + 門(mén)牌號(hào)） 就能唯一確定一個(gè)程序。光有小區(qū)不行，光有門(mén)牌號(hào)也不行，所以這就是為什么說(shuō)網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)建立主機(jī)到主機(jī)的通信（IP 地址），傳輸層負(fù)責(zé)建立端口到端口的通信（端口號(hào)）了。

這個(gè)很好記憶，你上線(xiàn)一個(gè)網(wǎng)站的時(shí)候，如果沒(méi)有綁定域名的話(huà)，那么就只能通過(guò) IP 地址 + 端口號(hào)（默認(rèn)是 80，瀏覽器上不顯示）訪(fǎng)問(wèn)。

總結(jié)下就是，TCP 四元組可以唯一的確定一個(gè)連接，四元組包括如下：

  • 目的 IP 地址
  • 目的端口
  • 源 IP 地址
  • 源端口

其中：

  • IP 地址（源地址和目的地址，32位）是在 IP 頭部中
  • 端口號(hào)（源端口和目的端口，16位）是在 TCP 頭部中

Socket

掌握了四元組這個(gè)基本概念，我們?cè)賮?lái)解釋 Socket。

上文說(shuō)過(guò)，小區(qū) + 門(mén)牌號(hào)是住宅的入口，IP 地址 + 端口號(hào)是一個(gè)程序的入口，這個(gè)入口就是 Socket，那么服務(wù)端和客戶(hù)端之間想要進(jìn)行通信，只要互相暴露出自己的入口（Socket），就能夠找到彼此了。

更嚴(yán)謹(jǐn)來(lái)說(shuō)，Socket 封裝了基本的通信功能，是 TCP/IP 協(xié)議的基本操作單元。

以 Java 中的 Socket? 類(lèi)為例，服務(wù)端和客戶(hù)端首先都需要調(diào)用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建 Socket 暴露自己的入口（綁定 IP 地址和端口，也可以調(diào)用 bind 方法進(jìn)行綁定）

光暴露了入口還不行，你還得豎起耳朵聽(tīng)，不然別人來(lái)敲門(mén)你聽(tīng)不見(jiàn)那也沒(méi)法通信啊，所以接下來(lái)服務(wù)端調(diào)用 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶(hù)端請(qǐng)求服務(wù)端的入口，再就是 TCP 三次握手建立連接的過(guò)程了。

服務(wù)端 Socket 創(chuàng)建一般使用 ServerSocket 類(lèi)，該類(lèi)提供了非常重要的 accept（建立連接） ：

那客戶(hù)端是如何請(qǐng)求服務(wù)端的入口的呢？也就是是如何發(fā)起連接的呢，客戶(hù)端在創(chuàng)建好 Socket 后，調(diào)用 connect(host, port) 函數(shù)發(fā)起連接，該函數(shù)需要指明服務(wù)端的 IP 地址和端口號(hào)。

所以說(shuō)，TCP 三次握手其實(shí)是發(fā)生在客戶(hù)端 connect? 和服務(wù)端 accept? 兩個(gè)函數(shù)之間。握手完了就可以通過(guò) read()? 和 write() 來(lái)通信啦。這里需要重點(diǎn)注意的是：監(jiān)聽(tīng)的 Socket 和真正用來(lái)傳數(shù)據(jù)的 Socket 是兩個(gè)不同的 Socket：

  • 一個(gè)是 監(jiān)聽(tīng) Socket；
  • 一個(gè)是 已連接 Socket；

看下上述的 ServerSocket.accept? 方法就明白了，accept會(huì)返回一個(gè) Socket 對(duì)象，后續(xù)服務(wù)端和客戶(hù)端之間的數(shù)據(jù)傳輸都用這個(gè) Socket：

事實(shí)上，在三次握手的過(guò)程中，內(nèi)核（Kernel）為每個(gè)連接都維護(hù)了兩個(gè)隊(duì)列：

  • TCP 半連接隊(duì)列：這個(gè)隊(duì)列存儲(chǔ)沒(méi)有完成三次握手的 Socket，此時(shí)服務(wù)端處于 syn_rcvd 的狀態(tài)；
  • TCP 全連接隊(duì)列：這個(gè)隊(duì)列存儲(chǔ)已經(jīng)完成了三次握手的 Socket，此時(shí)服務(wù)端處于 established 狀態(tài)；

當(dāng) TCP 全連接隊(duì)列不為空后，服務(wù)端的 accept() 函數(shù)，就會(huì)從內(nèi)核中的 TCP 全連接隊(duì)列里拿出一個(gè)已經(jīng)完成連接的 Socket 并返回，用于后續(xù)服務(wù)端和客戶(hù)端的通信。

總結(jié)

綜上， 基于 TCP 協(xié)議的 Socket 調(diào)用過(guò)程就結(jié)束了，下面由貼心助理 ChatGPT 總結(jié)下：

以下全是 ChatGPT 生成的結(jié)果，沒(méi)有一個(gè)字是我寫(xiě)的（），雖然是我引導(dǎo)了很多輪的結(jié)果，但是輸入合適的 Promt 并配合上下文 ChatGPT 基本能輸出 90% 想要的內(nèi)容，確實(shí)太強(qiáng)了

文字解釋?zhuān)?/p>

代碼示例：

客戶(hù)端代碼示例

服務(wù)器端代碼示例

由于我懶得畫(huà)圖，所以決定再讓 ChatGPT 幫我生成下，雖然結(jié)果不是很行，不過(guò)還是能看，不用我費(fèi)勁畫(huà)了，舒服！

在上面的流程圖中，Socket 客戶(hù)端和服務(wù)端之間的通信過(guò)程如下：

  1. 客戶(hù)端創(chuàng)建一個(gè) Socket 對(duì)象，指定服務(wù)端的 IP 地址和端口號(hào)，然后調(diào)用 connect() 方法發(fā)起連接請(qǐng)求。
  2. 服務(wù)端創(chuàng)建一個(gè) ServerSocket 對(duì)象，并指定端口號(hào)，然后調(diào)用 accept() 方法等待客戶(hù)端連接請(qǐng)求。
  3. 當(dāng)客戶(hù)端的連接請(qǐng)求到達(dá)服務(wù)端，服務(wù)端的 accept() 方法會(huì)返回一個(gè)新的 Socket 對(duì)象，該 Socket 對(duì)象代表了客戶(hù)端和服務(wù)端之間的通信連接。
  4. 客戶(hù)端可以通過(guò)該 Socket 對(duì)象的 getOutputStream()? 方法獲取輸出流對(duì)象，用于向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)；也可以通過(guò)該 Socket 對(duì)象的 getInputStream() 方法獲取輸入流對(duì)象，用于接收服務(wù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
  5. 服務(wù)端可以通過(guò)該 Socket 對(duì)象的 getOutputStream()? 方法獲取輸出流對(duì)象，用于向客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)；也可以通過(guò)該 Socket 對(duì)象的 getInputStream() 方法獲取輸入流對(duì)象，用于接收客戶(hù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
  6. 客戶(hù)端和服務(wù)端可以通過(guò)各自的輸出流和輸入流進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。
  7. 當(dāng)通信完成后，客戶(hù)端和服務(wù)端都需要調(diào)用該 Socket 對(duì)象的 close() 方法關(guān)閉連接。

文章題目：背了一年的計(jì)網(wǎng)八股，還不知道什么是Socket？
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