套接字类型

这个世界上有很多种套接字&＃xff08;socket&＃xff09;&＃xff0c;比如 DARPA Internet 地址&＃xff08;Internet 套接字&＃xff09;、本地节点的路径名&＃xff08;Unix套接字&＃xff09;、CCITT X.25地址&＃xff08;X.25 套接字&＃xff09;等。但本教程只讲第一种套接字——Internet 套接字&＃xff0c;它是最具代表性的&＃xff0c;也是最经典最常用的。以后我们提及套接字&＃xff0c;指的都是 Internet 套接字。

根据数据的传输方式&＃xff0c;可以将 Internet 套接字分成两种类型。通过 socket() 函数创建连接时&＃xff0c;必须告诉它使用哪种数据传输方式。

Internet 套接字其实还有很多其它数据传输方式&＃xff0c;但是我可不想吓到你&＃xff0c;本教程只讲常用的两种。

流格式套接字&＃xff08;SOCK_STREAM&＃xff09;

流格式套接字&＃xff08;Stream Sockets&＃xff09;也叫“面向连接的套接字”&＃xff0c;在代码中使用 SOCK_STREAM 表示。

SOCK_STREAM 是一种可靠的、双向的通信数据流&＃xff0c;数据可以准确无误地到达另一台计算机&＃xff0c;如果损坏或丢失&＃xff0c;可以重新发送。

流格式套接字有自己的纠错机制&＃xff0c;在此我们就不讨论了。

SOCK_STREAM 有以下几个特征&＃xff1a;

• 数据在传输过程中不会消失&＃xff1b;
• 数据是按照顺序传输的&＃xff1b;
• 数据的发送和接收不是同步的&＃xff08;有的教程也称“不存在数据边界”&＃xff09;。

可以将 SOCK_STREAM 比喻成一条传送带&＃xff0c;只要传送带本身没有问题&＃xff08;不会断网&＃xff09;&＃xff0c;就能保证数据不丢失&＃xff1b;同时&＃xff0c;较晚传送的数据不会先到达&＃xff0c;较早传送的数据不会晚到达&＃xff0c;这就保证了数据是按照顺序传递的。
 

为什么流格式套接字可以达到高质量的数据传输呢&＃xff1f;这是因为它使用了 TCP 协议&＃xff08;The Transmission Control Protocol&＃xff0c;传输控制协议&＃xff09;&＃xff0c;TCP 协议会控制你的数据按照顺序到达并且没有错误。

你也许见过 TCP&＃xff0c;是因为你经常听说“TCP/IP”。TCP 用来确保数据的正确性&＃xff0c;IP&＃xff08;Internet Protocol&＃xff0c;网络协议&＃xff09;用来控制数据如何从源头到达目的地&＃xff0c;也就是常说的“路由”。

那么&＃xff0c;“数据的发送和接收不同步”该如何理解呢&＃xff1f;

假设传送带传送的是水果&＃xff0c;接收者需要凑齐 100 个后才能装袋&＃xff0c;但是传送带可能把这 100 个水果分批传送&＃xff0c;比如第一批传送 20 个&＃xff0c;第二批传送 50 个&＃xff0c;第三批传送 30 个。接收者不需要和传送带保持同步&＃xff0c;只要根据自己的节奏来装袋即可&＃xff0c;不用管传送带传送了几批&＃xff0c;也不用每到一批就装袋一次&＃xff0c;可以等到凑够了 100 个水果再装袋。

流格式套接字的内部有一个缓冲区&＃xff08;也就是字符数组&＃xff09;&＃xff0c;通过 socket 传输的数据将保存到这个缓冲区。接收端在收到数据后并不一定立即读取&＃xff0c;只要数据不超过缓冲区的容量&＃xff0c;接收端有可能在缓冲区被填满以后一次性地读取&＃xff0c;也可能分成好几次读取。

也就是说&＃xff0c;不管数据分几次传送过来&＃xff0c;接收端只需要根据自己的要求读取&＃xff0c;不用非得在数据到达时立即读取。传送端有自己的节奏&＃xff0c;接收端也有自己的节奏&＃xff0c;它们是不一致的。

流格式套接字有什么实际的应用场景吗&＃xff1f;浏览器所使用的 http 协议就基于面向连接的套接字&＃xff0c;因为必须要确保数据准确无误&＃xff0c;否则加载的 HTML 将无法解析。

数据报格式套接字&＃xff08;SOCK_DGRAM&＃xff09;

数据报格式套接字&＃xff08;Datagram Sockets&＃xff09;也叫“无连接的套接字”&＃xff0c;在代码中使用 SOCK_DGRAM 表示。

计算机只管传输数据&＃xff0c;不作数据校验&＃xff0c;如果数据在传输中损坏&＃xff0c;或者没有到达另一台计算机&＃xff0c;是没有办法补救的。也就是说&＃xff0c;数据错了就错了&＃xff0c;无法重传。

因为数据报套接字所做的校验工作少&＃xff0c;所以在传输效率方面比流格式套接字要高。

可以将 SOCK_DGRAM 比喻成高速移动的摩托车快递&＃xff0c;它有以下特征&＃xff1a;

• 强调快速传输而非传输顺序&＃xff1b;
• 传输的数据可能丢失也可能损毁&＃xff1b;
• 限制每次传输的数据大小&＃xff1b;
• 数据的发送和接收是同步的&＃xff08;有的教程也称“存在数据边界”&＃xff09;。

众所周知&＃xff0c;速度是快递行业的生命。用摩托车发往同一地点的两件包裹无需保证顺序&＃xff0c;只要以最快的速度交给客户就行。这种方式存在损坏或丢失的风险&＃xff0c;而且包裹大小有一定限制。因此&＃xff0c;想要传递大量包裹&＃xff0c;就得分配发送。
 

另外&＃xff0c;用两辆摩托车分别发送两件包裹&＃xff0c;那么接收者也需要分两次接收&＃xff0c;所以“数据的发送和接收是同步的”&＃xff1b;换句话说&＃xff0c;接收次数应该和发送次数相同。

总之&＃xff0c;数据报套接字是一种不可靠的、不按顺序传递的、以追求速度为目的的套接字。

数据报套接字也使用 IP 协议作路由&＃xff0c;但是它不使用 TCP 协议&＃xff0c;而是使用 UDP 协议&＃xff08;User Datagram Protocol&＃xff0c;用户数据报协议&＃xff09;。

QQ 视频聊天和语音聊天就使用 SOCK_DGRAM 来传输数据&＃xff0c;因为首先要保证通信的效率&＃xff0c;尽量减小延迟&＃xff0c;而数据的正确性是次要的&＃xff0c;即使丢失很小的一部分数据&＃xff0c;视频和音频也可以正常解析&＃xff0c;最多出现噪点或杂音&＃xff0c;不会对通信质量有实质的影响。

注意&＃xff1a;SOCK_DGRAM 没有想象中的糟糕&＃xff0c;不会频繁的丢失数据&＃xff0c;数据错误只是小概率事件。