计算机网络之Socket

1.计算机网络分几层？
2.什么是TCP/IP、UDP？
3. Socket在哪里呢？Socket是什么呢？
4. 你会使用它们吗？（单线程，多线程）
5. Java IO（阻塞式）和NIO（非阻塞式）区别？
6. HTTP和HTTPS区别（加密方式有几种）？
7. 应用举例

TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层。（TCP, UDP, ICMP, IGMP,ARP, RARP).

TCP/IP（Transmission Control Protocol/InternetProtocol）即传输控制协议/网间协议，是一个工业标准的协议集，长连接，数据包通信，它是为广域网（WANs）设计的。

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。短连接，流通信，它是属于TCP/IP协议族中的一种。

ICMP的全称是 Internet Control Message Protocol。从技术角度来说，ICMP就是一个“错误侦测与回报机制”，其目的就是让我们能够检测网路的连线状况﹐也能确保连线的准确性﹐其功能主要有：

· 侦测远端主机是否存在。

· 建立及维护路由资料。

· 重导资料传送路径（ICMP重定向）。

· 资料流量控制。ICMP在沟通之中，主要是透过不同的类别(Type)与代码(Code) 让机器来识别不同的连线状况。常用的类别如下表所列﹕

ICMP 是个非常有用的协议﹐尤其是当我们要对网路连接状况进行判断的时候。

关于socket编程我们有两种通信协议可以进行选择。一种是数据报通信，另一种就是流通信。
数据报通信
数据报通信协议，就是我们常说的UDP（User Data Protocol 用户数据报协议）。UDP是一种无连接的协议，这就意味着我们每次发送数据报时，需要同时发送本机的socket描述符和接收端的socket描述符。因此，我们在每次通信时都需要发送额外的数据。
流通信
流通信协议，也叫做TCP(Transfer Control Protocol，传输控制协议)。和UDP不同，TCP是一种基于连接的协议。在使用流通信之前，我们必须在通信的一对儿socket之间建立连接。其中一个socket作为服务器进行监听连接请求。另一个则作为客户端进行连接请求。一旦两个socket建立好了连接，他们可以单向或双向进行数据传输。
读到这里，我们多少有这样的疑问，我们进行socket编程使用UDP还是TCP呢。选择基于何种协议的socket编程取决于你的具体的客户端-服务器端程序的应用场景。下面我们简单分析一下TCP和UDP协议的区别，或许可以帮助你更好地选择使用哪种。
在UDP中，每次发送数据报时，需要附带上本机的socket描述符和接收端的socket描述符。而由于TCP是基于连接的协议，在通信的socket对之间需要在通信之前建立连接，因此会有建立连接这一耗时存在于TCP协议的socket编程。
在UDP中，数据报数据在大小上有64KB的限制。而TCP中也不存在这样的限制。一旦TCP通信的socket对建立了连接，他们之间的通信就类似IO流，所有的数据会按照接受时的顺序读取。
UDP是一种不可靠的协议，发送的数据报不一定会按照其发送顺序被接收端的socket接受。然后TCP是一种可靠的协议。接收端收到的包的顺序和包在发送端的顺序是一致的。
简而言之，TCP适合于诸如远程登录(rlogin,telnet)和文件传输（FTP）这类的网络服务。因为这些需要传输的数据的大小不确定。而UDP相比TCP更加简单轻量一些。UDP用来实现实时性较高或者丢包不重要的一些服务。在局域网中UDP的丢包率都相对比较低。

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式(Facade)，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
前人已经给我们做了好多的事了，网络间的通信也就简单了许多，但毕竟还是有挺多工作要做的。以前听到Socket编程，觉得它是比较高深的编程知识，但是只要弄清Socket编程的工作原理，神秘的面纱也就揭开了。
一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。生活中的场景就解释了这工作原理，也许TCP/IP协议族就是诞生于生活中，这也不一定。

先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。

五 . Java中的socket编程

下面的部分我将通过一些示例讲解一下如何使用socket编写客户端和服务器端的程序。注意：在接下来的示例中，我将使用基于TCP/IP协议的socket编程，因为这个协议远远比UDP/IP使用的要广泛。并且所有的socket相关的类都位于java.net包下，所以在我们进行socket编程时需要引入这个包。
客户端编写
如果在客户端，你需要写下如下的代码就可以打开一个socket。

开启Socket

String host = "127.0.0.1";
int port = 8919;
Socket client = new Socket(host, port);

上面代码中，host即客户端需要连接的机器，port就是服务器端用来监听请求的端口。在选择端口时，需要注意一点，就是0~1023这些端口都已经被系统预留了。这些端口为一些常用的服务所使用，比如邮件，FTP和HTTP。当你在编写服务器端的代码，选择端口时，请选择一个大于1023的端口。

写入数据

public class ClientSocket {
public static void main(String args[]) {
String host = "127.0.0.1";
int port = 8919;
try {
Socket client = new Socket(host, port);
Writer writer = new OutputStreamWriter(client.getOutputStream());
writer.write("Hello From Client");
writer.flush();
writer.close();
client.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}

关闭IO对象，类似文件IO，在读写数据完成后，我们需要对IO对象进行关闭，以确保资源的正确释放。

服务器端编写
打开服务器端的socket

int port = 8919;
ServerSocket server = new ServerSocket(port);
Socket socket = server.accept();

上面的代码创建了一个服务器端的socket，然后调用accept方法监听并获取客户端的请求socket。accept方法是一个阻塞方法，在服务器端与客户端之间建立联系之前会一直等待阻塞。
读取数据
通过上面得到的socket对象获取InputStream对象，然后安装文件IO一样读取数据即可。这里我们将内容打印出来。

public class ServerClient {
public static void main(String[] args) {
int port = 8919;
try {
ServerSocket server = new ServerSocket(port);
Socket socket = server.accept();
Reader reader = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
char chars[] = new char[1024];
int len;
StringBuilder builder = new StringBuilder();
while ((len=reader.read(chars)) != -1) {
builder.append(new String(chars, 0, len));
}
System.out.println("Receive from client message=: " + builder);
reader.close();
socket.close();
server.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

关闭IO对象
还是不能忘记的，最后需要正确地关闭IO对象，以确保资源的正确释放。
六. 多线程Socket编程
多线程socket
IO和NIO区别
七. HTTP和HTTPS的区别
HTTP的各种方法。
HTTPS是HTTP+SSL（Secure Sockets Layer），涉及到各种加密协议：对称加密算法，非对称加密算法（公钥、私钥），哈希算法（不可逆，因为是多对一的映射）。
八. 应用举例
数据库连接池。
Dubbo架构设计。