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网络编程—Socket套接字详解

2023-09-01 14:32

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一、网络编程

1.1、为什么需要网络编程？

现在网络普及程度越来越高，网络上保存着我们日常生活中所需要的各种资源，使用程序通过网络来获取这些资源的过程就需要网络编程来实现。

1.2、什么是网络编程

网络编程，是指网络上的主机，通过不同的进程，以程序的方式实现网络编程(网络数据传输)。

当然，只要满足不同的进程就行；所以即便是同一个主机，只要是不同的进程，基于网络来传输数据，也属于网络编程。

对于条件有限情况下，一般也都是在一个主机中运行多个进程来完成网络编程。

但是，一定要明确，目的是提供网络上不同主机，基于网络来传输数据资源。

进程A：编程来获取网络资源
进程B：编程来提供网络资源

1.3、发送端和接收端

在第一次网络数据传输时：

发送端：数据的发送方进程，称为发送端，发送端主机即网络通信中的源主机。

接收端：数据的接收方进程，称为接收端，接收端主机即网络通信中的目的主机。

收发端：发送端和接收端两端，简称为收发端。

注意：发送端和接收端只是相对的，只是一次网络数据传输产生数据流向后的概念。

1.4、请求和响应

一般来说，获取一个网络资源，涉及到两次数据传输:

第一次:请求数据的发送
第二次:响应数据的发送

好比餐馆吃饭：先要发起请求—点份炒饭；响应对方的请求—提供一份炒饭。

1.5、客户端和服务端

服务端：在常见的网络数据传输的场景下，把提供服务的一方进程，称为服务端，可以对外提供服务。

客户端：获取服务的一方进程，称为客户端。

对于服务来说，一般是提供：

客户端获取服务资源

客户端保存资源在服务端

好比我们在银行办理业务

银行提供存款服务：用户(客户端)存储现金(资源)在银行(服务端).
银行提供取款服务：用户(客户端)取存储的现金(获取用户端资源).

常见的客户端和服务端模型

客户端是只给用户使用的程序，服务端是提供用户服务的程序。

客户端先发送请求到服务端.
服务端根据请求数据，执行相应的业务处理.
服务端返回响应，发送业务处理结果.
客户端根据响应数据，展示处理结果(获取的资源，或提示保存资源的处理结果).

二、Socket套接字

2.1、概念

Socket套接字，是由系统提供用于网络通信的技术，是基于TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。

2.2、分类

Socket套接字主要针对传输层协议划分为如下三类：

2.2.1、流套接字

使用传输层TCP协议，以下为TCP协议的特点

有连接
可靠传输
面向字节流
有接收缓冲区，也有发送缓冲区
大小不限

对于字节流来说，可以简单理解为，传输数据是基于IO流，流式数据的特征就是在IO流没有关闭的情况下，是无边界的数据，可以多次发送，也可以分开多次发送。

2.2.2、数据报套接字

使用传输层UDP协议，以下为UDP协议的特点

有连接
不可靠传输
面向数据报
有接收缓冲区，也有发送缓冲区
大小受限:一次最多传输64k

对于数据报来说，可以简单理解为，传输数据是一块一块的，发送一块数据假如是100个字节，必须一次性发送，接收也必须一次性接收，而不能分一百接收，每次接收一个字节。

2.2.3、原始套接字

原始套接字用于自定义传输协议，用于读写内核没有处理的IP协议数据。

有兴趣了解的盆友可以去看看这位大佬的博客原始套接字

2.3、Socket编程注意事项

客户端和服务端：开发时，经常是基于一个主机开启两个进程作为客户端和服务端，但真实的场景，一般都是不同主机。
注意目的IP和目的端口号，标识了一次数据传输时要发送数据的终点主机和进程。
Socket编程我们是使用流套接字和数据报套接字，基于传输层的TCP或UDP协议，但应用层协议，也需要考虑，这块我们在后续来说明如何设计应用层协议。
关于端口被占用的问题。

如果一个进程A已经绑定了一个端口，再启动一个进程B绑定该端口，就会报错，这种情况也叫端口占用。对于java进程来说端口占用报错信息

此时就需要检查进程B绑定的是哪个端口，再查看哪个端口被占用，以下为端口查看进程的方式

打开命令行窗口输入命令，查找占用端口的应用进程。则可以显示对应进程的pid。如以下命令显示了8888进程的pid。
netstat -ano|findstr 端口号
在任务管理器中，通过pid查找进程

解决端口被占用的问题：

如果占用端口的进程A不需要运行，就可以关闭A后，再启动需要绑定该端口的进程B
如果需要运行A进程，则可以修改进程B的绑定端口，换为其他没有使用的端口。