Java网络编程(三)之TCP

TCP

TCP通信原理

TCP发送数据

步骤

构造方法

相关方法

TCP接收数据

步骤

构造方法

相关方法

代码实现

注意事项 

三次握手

简述 

作用

详细描述        

为什么要进行三次握手&＃xff1f;

四次挥手

描述 

注意

TCP通信原理

• Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装&＃xff0c;使用Socket对象来代表两端的通信端口&＃xff0c;并通过Socket产生IO流来进行网络通信。

• Java为客户端提供了Socket类&＃xff0c;为服务器端提供了ServerSocket类

TCP发送数据

步骤

&＃xff08;1&＃xff09;创建客户端Socket对象与指定服务端连接

        Socket(String host&＃xff0c;int port)

&＃xff08;2&＃xff09;获取输出流&＃xff0c;写数据

        OutputStream getOutputStream()        

&＃xff08;3&＃xff09;释放资源

        void close()

构造方法

相关方法

TCP接收数据

步骤

&＃xff08;1&＃xff09;创建服务器端的Socket对象&＃xff08;ServerSocket&＃xff09;

        ServerSocket(int port)

&＃xff08;2&＃xff09;监听客户端连接&＃xff0c;返回一个Socket对象

        Socket accept()

&＃xff08;3&＃xff09;获取输入流&＃xff0c;读数据&＃xff0c;并把数据显示在控制台

        InputStream getInputStream()

构造方法

相关方法

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 &＃61; new Socket("127.0.0.1",10000);//2.获取一个IO流&＃xff0c;开始写数据OutputStream os &＃61; 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 &＃61; new ServerSocket(10000);Socket accept &＃61; serverSocket.accept();InputStream is &＃61; accept.getInputStream();int b;while ((b &＃61; is.read()) !&＃61; -1) {System.out.println((char)b);//h//e//l//l//o}is.close();serverSocket.close();}
}

注意事项 

1. accept方法是阻塞的&＃xff0c;作用就是等待客户端连接

2. 客户端创建对象并连接服务器&＃xff0c;此时是通过三次握手协议&＃xff0c;保证跟服务器之间的连接

3. 针对客户端来讲&＃xff0c;是往外写的&＃xff0c;所以是输出流 &＃xff1b;针对服务器来讲&＃xff0c;是往里读的,所以是输入流

4. read方法也是阻塞的

5. 客户端在关流的时候&＃xff0c;还多了一个往服务器写结束标记的动作

6. 最后一步断开连接&＃xff0c;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&＃xff1a;客户端给服务器发送一个 SYN 报文。

第二次握手&＃xff1a;服务器收到 SYN 报文之后&＃xff0c;会应答一个 SYN&＃43;ACK 报文。

第三次握手&＃xff1a;客户端收到 SYN&＃43;ACK 报文之后&＃xff0c;会回应一个 ACK 报文。

服务器收到 ACK 报文之后&＃xff0c;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&＃xff1a;客户端发送网络包&＃xff0c;服务端收到了。这样服务端就能得出结论&＃xff1a;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&＃xff1a;服务端发包&＃xff0c;客户端收到了。这样客户端就能得出结论&＃xff1a;服务端的接收、发送能力&＃xff0c;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&＃xff1a;客户端发包&＃xff0c;服务端收到了。这样服务端就能得出结论&＃xff1a;客户端的接收、发送能力正常&＃xff0c;服务器自己的发送、接收能力也正常。

因此&＃xff0c;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&＃xff0c;服务端处于 listen 状态。然后
&＃xff08;1&＃xff09;第一次握手&＃xff1a;客户端给服务端发一个 SYN 报文&＃xff0c;并指明客户端的初始化序列号 ISN&＃xff08;c&＃xff09;。此时客户端处于 SYN_Send 状态。
&＃xff08;2&＃xff09;第二次握手&＃xff1a;服务器收到客户端的 SYN 报文之后&＃xff0c;会以自己的 SYN 报文作为应答&＃xff0c;并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s)&＃xff0c;同时会把客户端的 ISN &＃43; 1 作为 ACK 的值&＃xff0c;表示自己已经收到了客户端的 SYN&＃xff0c;此时服务器处于 SYN_REVD 的状态。
&＃xff08;3&＃xff09;第三次握手&＃xff1a;客户端收到 SYN 报文之后&＃xff0c;会发送一个 ACK 报文&＃xff0c;当然&＃xff0c;也是一样把服务器的 ISN &＃43; 1 作为 ACK 的值&＃xff0c;表示已经收到了服务端的 SYN 报文&＃xff0c;此时客户端处于 establised 状态。
&＃xff08;4&＃xff09;服务器收到 ACK 报文之后&＃xff0c;也处于 establised 状态&＃xff0c;此时&＃xff0c;双方以建立起了链接。

(1)SYN&＃61;1 表示该报文不携带数据&＃xff0c;但消耗一个序号 seq&＃61;x&＃xff0c;seq&＃61;x是客户端的初始化序列号&＃xff0c;因为tcp是面向字节流的

(2)SYN&＃61;1 表示该报文不携带数据&＃xff0c;但消耗一个序号 seq&＃61;y&＃xff0c;seq&＃61;y是服务器的初始化序列号&＃xff0c;ACK&＃61;1是一个确认号 ack&＃61;x&＃43;1&＃xff0c;表示服务器下次接收到的序号希望是x&＃43;1。然后服务器进入到SYN-RCVD等待的状态

(3)ACK&＃61;1是一个确认号&＃xff0c;seq&＃61;x&＃43;1是上一次服务器回应的序号要求&＃xff0c;ack&＃61;y&＃43;1表示客户下一次接收到的序号希望是y&＃43;1 

为什么要进行三次握手&＃xff1f;

当进行第一次握手&＃xff0c;网络不好可能会堵塞&＃xff0c;所以连接的请求并没有到达服务器端&＃xff1b;
但是tcp连接有超时重传的机制&＃xff0c;所以再一次发送请求&＃xff0c;这时候服务器端接收到了你的请求&＃xff0c;他也会返回一个请求给你&＃xff0c;这是第二次握手&＃xff1b;
但是这时候网络环境突然又好了起来&＃xff0c;那个堵塞的请求到达了服务器端&＃xff0c;服务器端又给你回了一个请求&＃xff0c;但是你又不想给服务器发送请求&＃xff0c;这时候服务器的资源会进行占用等待你的请求&＃xff0c;为了不使服务器的资源继续占用&＃xff0c;你又必须发送一个请求给服务器&＃xff1b;所以要进行3次握手

四次挥手

描述 

1、第一次挥手&＃xff1a;客户端发送一个 FIN 报文&＃xff0c;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&＃xff1a;服务端收到 FIN 之后&＃xff0c;会发送 ACK 报文&＃xff0c;且把客户端的序列号值 &＃43; 1 作为 ACK 报文的序列号值&＃xff0c;表明已经收到客户端的报文了&＃xff0c;此时服务端处于 CLOSE_WAIT状态。

3、第三次挥手&＃xff1a;如果服务端也想断开连接了&＃xff0c;和客户端的第一次挥手一样&＃xff0c;发给 FIN 报文&＃xff0c;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&＃xff1a;客户端收到 FIN 之后&＃xff0c;一样发送一个 ACK 报文作为应答&＃xff0c;且把服务端的序列号值 &＃43; 1 作为自己 ACK 报文的序列号值&＃xff0c;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&＃xff0c;就处于关闭连接了&＃xff0c;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&＃xff0c;这个是面试的高频考点&＃xff0c;就是要理解&＃xff0c;为什么客户端发送 ACK 之后不直接关闭&＃xff0c;而是要等一阵子才关闭。这其中的原因就是&＃xff0c;要确保服务器是否已经收到了我们的 ACK 报文&＃xff0c;如果没有收到的话&＃xff0c;服务器会重新发 FIN 报文给客户端&＃xff0c;客户端再次收到 ACK 报文之后&＃xff0c;就知道之前的 ACK 报文丢失了&＃xff0c;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&＃xff0c;如果过了这个计时没有再次收到 FIN 报文&＃xff0c;则代表对方成功就是 ACK 报文&＃xff0c;此时处于 CLOSED 状态。