JAVA Socket通讯

大家好！第一次写博客，没有什么经验，大家多多担待，共同进步，讲错的地方还请大家多多指教！

最近写项目的时候要用到Socket通讯这个东西，以前没写过，不知道怎么下手写，就看了看资料，下面是自己的一些心得吧！

android客户端通过socket与服务器进行通信可以分为以下几步：
* 应用程序与服务器通信可以采用两种模式：TCP可靠通信 和UDP不可靠通信。
*（1）通过IP地址和端口实例化Socket，请求连接服务器：
*   socket = new Socket(HOST, PORT);   //host:为服务器的IP地址  port：为服务器的端口号
*（2）获取Socket流以进行读写，并把流包装进BufferWriter或者PrintWriter：
*  PrintWriter out = new PrintWriter( new BufferedWriter( new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true);  
*   这里涉及了三个类：socket.getOutputStream得到socket的输出字节流，OutputStreamWriter是字节流向字符流转换的桥梁，BufferWriter是字符流，然后再包装进PrintWriter。
* （3）对Socket进行读写
*   if (socket.isConnected()) {
*                  if (!socket.isOutputShutdown()) {
*                      out.println(msg);
*                 }
*             }
*（4）关闭打开的流  这步不能忘
*  out.close();
*在写代码的过程中一定要注意对socket  输入流  输出流的关闭

上面只是最基本的socket通讯的用法，一般通讯时会和服务器端有一定的协议，java做客户端与C服务器进行网络通信；需要给服务器发送一个结构体

Java中好像我只知道类和枚举，其实C里面的struct
，我觉得就是java里面的类，

 正如上面所说bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。

int bind(int sockfd, const struct
sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

函数的三个参数分别为：
sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同，如ipv4对应的是： 

struct sockaddr_in {
sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */
in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order */
struct in_addr sin_addr;   /* internet address */
};
/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
};

ipv6对应的是： 

struct sockaddr_in6 {
sa_family_t     sin6_family;   /* AF_INET6 */
in_port_t       sin6_port;     /* port number */
uint32_t        sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
struct in6_addr sin6_addr;     /* IPv6 address */
uint32_t        sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */
};
struct in6_addr {
unsigned char   s6_addr[16];   /* IPv6 address */
};

addrlen：对应的是地址的长度。

         通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。

      通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。

3.3、网络字节序与主机字节序

主机字节序：就是我们平常说的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字节序类型，这些字节序是指整数在内存中保存的顺序，这个叫做主机序。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下：

　　a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。

　　b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

网络字节序：4个字节的32 bit值以下面的次序传输：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。这种传输次序称作大端字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序，因此它又称作网络字节序。字节序，顾名思义字节的顺序，就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，一个字节的数据没有顺序的问题了。所以：在将一个地址绑定到socket的时候，请先将主机字节序转换成为网络字节序，而不要假定主机字节序跟网络字节序一样使用的是Big-Endian。由于这个问题曾引发过血案！公司项目代码中由于存在这个问题，导致了很多莫名其妙的问题，所以请谨记对主机字节序不要做任何假定，务必将其转化为网络字节序再赋给socket。

3.4、listen()、connect()函数

    如果作为一个服务器，在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket，如果客户端这时调用connect()发出连接请求，服务器端就会接收到这个请求。

     int listen(int sockfd, int
backlog);

     int connect(int
sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

   listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字，第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。

    connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字，第二参数为服务器的socket地址，第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。

3.5、accept()函数

   TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调用accept()函数取接收请求，这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了，即类同于普通文件的读写I/O操作。

        int accept(int sockfd, struct
sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

        accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字，第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址，第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与返回客户的TCP连接。

      注意：accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字；而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。

3.6、read()、write()等函数

万事具备只欠东风，至此服务器与客户已经建立好连接了。可以调用网络I/O进行读写操作了，即实现了网咯中不同进程之间的通信！网络I/O操作有下面几组：
read()/write()
recv()/send()
readv()/writev()
recvmsg()/sendmsg()
recvfrom()/sendto()

开发语言不同可能读写函数也就不同，只要把自己想要发送的消息，以字节流的方式写入Socket或者从Socket读出来即可实现网络的I/O操作。

3.7、close()函数

      在服务器与客户端建立连接之后，会进行一些读写操作，完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字，好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。

#include <unistd.h>

int close(int
fd);

close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为以关闭，然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用，也就是说不能再作为read或write的第一个参数。

注意：close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1，只有当引用计数为0的时候，才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。

4、socket中TCP的三次握手建立连接详解

SYN表示建立连接，

FIN表示关闭连接，

ACK表示响应，

PSH表示有 DATA数据传输，

RST表示连接重置。

我们知道tcp建立连接要进行“三次握手”，即交换三个分组。大致流程如下：
客户端向服务器发送一个SYN J
服务器向客户端响应一个SYN K，并对SYN J进行确认ACK J+1
客户端再想服务器发一个确认ACK K+1

       只有就完了三次握手，但是这个三次握手发生在socket的那几个函数中呢？请看下图：





                                                                                             图1、socket中发送的TCP三次握手

       从图中可以看出，当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；服务器监听到连接请求，即收到SYN
J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态；客户端收到服务器的SYN K ，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立。

5、socket中TCP的四次握手释放连接详解

     上面介绍了socket中TCP的三次握手建立过程，及其涉及的socket函数。现在我们介绍socket中的四次握手释放连接的过程，请看下图：

 





                             　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2、socket中发送的TCP四次握手

图示过程如下：

[align=left]某个应用进程首先调用close主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M；[/align]

[align=left]另一端接收到FIN M之后，执行被动关闭，对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据；[/align]

[align=left]一段时间之后，接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N；[/align]

[align=left]接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。[/align]

这样每个方向上都有一个FIN和ACK。