什麼是網路模型

網路程式設計的本質是兩個裝置之間的資料交換，當然，在**計算機網路**中，裝置主要指計算機。資料傳遞本身沒有多大的難度，不就是把一個裝置中的資料傳送給兩外一個裝置，然後接受另外一個裝置反饋的資料。

現在的網路程式設計基本上都是基於請求/響應方式的，也就是一個裝置傳送請求資料給另外一個，然後接收另一個裝置的反饋。

在網路程式設計中，發起連線程式，也就是傳送第一次請求的程式，被稱作客戶端(Client)，等待其他程式連線的程式被稱作伺服器(Server)。客戶端程式可以在需要的時候啟動，而伺服器為了能夠時刻相應連線，則需要一直啟動。例如以打電話為例，首先撥號的人類似於客戶端，接聽電話的人必須保持電話暢通類似於伺服器。

連線一旦建立以後，就客戶端和伺服器端就可以進行資料傳遞了，而且兩者的身份是等價的。

在一些程式中，程式既有客戶端功能也有伺服器端功能，最常見的軟體就是BT、emule這類軟體了。

IP地址與域名

在現實生活中，如果要打電話則需要知道對應人的電話號碼，如果要寄信則需要知道收信人的地址。在網路中也是這樣，需要知道一個裝置的位置，則需要使用該裝置的IP地址，具體的連線過程由硬體實現，程式設計師不需要過多的關心。

IP地址是一個規定，現在使用的是IPv4，既由4個0-255之間的數字組成，在計算機內部儲存時只需要4個位元組即可。在計算機中，IP地址是分配給網絡卡的，每個網絡卡有一個唯一的IP地址，如果一個計算機有多個網絡卡，則該臺計算機則擁有多個不同的IP地址，在同一個網路內部，IP地址不能相同。IP地址的概念類似於電話號碼、身份證這樣的概念。

由於IP地址不方便記憶，所以有專門創造了域名(Domain Name)的概念，其實就是給IP取一個字元的名字，例如163.com、sina.com等。IP和域名之間存在一定的對應關係。如果把IP地址類比成身份證號的話，那麼域名就是你的姓名。

其實在網路中只能使用IP地址進行資料傳輸，所以在傳輸以前，需要把域名轉換為IP，這個由稱作DNS的伺服器專門來完成。

IP、域名：所以在網路程式設計中，可以使用IP或域名來標識網路上的一臺裝置。

埠號的概念

網路程式設計就是使用IP地址，或域名，和埠連線到另一臺計算機上對應的程式，按照規定的協議(資料格式)來交換資料，實際程式設計中建立連線和傳送、接收資料在語言級已經實現，做的更多的工作是設計協議，以及編寫生成和解析資料的程式碼罷了，然後把資料轉換成邏輯的結構顯示或控制邏輯即可。

埠：定位到具體應用程式。

Socket入門

什麼是Socket

1. Socket就是為網路服務提供的一種機制。
2. 通訊的兩端都有Sokcet。
3. 網路通訊其實就是Sokcet間的通訊。
4. 資料在兩個Sokcet間通過IO傳輸。

TCP與UDP在概念上的區別

**udp: **

• 是面向無連線, 將資料及源的封裝成資料包中,不需要建立連線；
• 每個資料報的大小在限制64k內；
• 因無連線,是不可靠協議；
• 不需要建立連線,速度快。

tcp

• 建議連線，形成傳輸資料的通道；
• 在連線中進行大資料量傳輸，以位元組流方式；
• 通過三次握手完成連線,是可靠協議；
• 必須建立連線m效率會稍低。

UDP協議

//socket伺服器端
class UdpSocketServer {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		System.out.println("udp伺服器端啟動連線....");
		DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8080);
		byte[] bytes = new byte[1024];
		DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
		// 阻塞,等待接受客戶端傳送請求
		ds.receive(dp);
		System.out.println("來源:"+dp.getAddress()+",埠號:"+dp.getPort());
		// 獲取客戶端請求內容
		String str=new String(dp.getData(),0,dp.getLength());
		System.out.println("str:"+str);
		ds.close();
	}

}

// udp客戶端程式碼
public class UdpClient {

	 public static void main(String[] args) throws IOException {
		 System.out.println("udp客戶端啟動連線....");
		 DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
		 String str="李四你好";
		 byte[] bytes= str.getBytes();
		 DatagramPacket dp= new DatagramPacket(bytes, bytes.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),8080);
		 ds.send(dp);
		 ds.close();
	}
	
}

TCP協議

TCP握手協議

在TCP/IP協議中，TCP協議採用三次握手建立一個連線。

1. 建立連線時，客戶端傳送SYN包(SYN=J)到伺服器，並進入SYN_SEND狀態，等待伺服器確認；
2. 伺服器收到SYN包，必須確認客戶的SYN（ACK=J+1），同時自己也傳送一個SYN包（SYN=K），即SYN+ACK包，此時伺服器V狀態；
3. 客戶端收到伺服器的SYN＋ACK包，向伺服器傳送確認包ACK(ACK=K+1)，此包傳送完畢，客戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手。

完成三次握手，客戶端與伺服器開始傳送資料。

TCP分手協議

1. 客戶端A傳送一個FIN，用來關閉客戶A到伺服器B的資料傳送。
2. 伺服器B收到這個FIN，它發回一個ACK，確認序號為收到的序號加1。和SYN一樣，一個FIN將佔用一個序號。
3. 伺服器B關閉與客戶端A的連線，傳送一個FIN給客戶端A。
4. 客戶端A發回ACK報文確認，並將確認序號設定為收到序號加1。

//tcp伺服器端...
class TcpServer {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		System.out.println("socket tcp伺服器端啟動....");
		ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
		// 等待客戶端請求
		Socket accept = serverSocket.accept();
		InputStream inputStream = accept.getInputStream();
		// 轉換成string型別
		byte[] buf = new byte[1024];
		int len = inputStream.read(buf);
		String str = new String(buf, 0, len);
		System.out.println("伺服器接受客戶端內容:" + str);
		serverSocket.close();
	}
}

// TCP客戶端
public class TcpClient {
	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
		System.out.println("socket tcp 客戶端啟動....");
		Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8080);
		OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
		outputStream.write("我是張三".getBytes());
		socket.close();
	}
}

BIO與NIO

IO(BIO)：和NIO區別:其本質就是阻塞和非阻塞的區別

阻塞概念：應用程式在獲取網路資料的時候,如果網路傳輸資料很慢，就會一直等待,直到傳輸完畢為止。

非阻塞概念：應用程式直接可以獲取已經準備就緒好的資料,無需等待。

IO為同步阻塞形式，NIO為同步非阻塞形式，NIO並沒有實現非同步，在JDK1.7後升級NIO庫包，支援非同步非阻塞

同步模型NIO2.0(AIO)

BIO：同步阻塞式IO，伺服器實現模式為一個連線一個執行緒，即客戶端有連線請求時伺服器端就需要啟動一個執行緒進行處理，如果這個連線不做任何事情會造成不必要的執行緒開銷，當然可以通過執行緒池機制改善。 NIO：同步非阻塞式IO，伺服器實現模式為一個請求一個執行緒，即客戶端傳送的連線請求都會註冊到多路複用器上，多路複用器輪詢到連線有I/O請求時才啟動一個執行緒進行處理。 AIO(NIO.2)：非同步非阻塞式IO，伺服器實現模式為一個有效請求一個執行緒，客戶端的I/O請求都是由OS先完成了再通知伺服器應用去啟動執行緒進行處理。

同步時，應用程式會直接參與IO讀寫操作,並且我們的應用程式會直接阻塞到某一個方法上,直到資料準備就緒；或者採用輪訓的策略實時檢查資料的就緒狀態,如果就緒則獲取資料。

非同步時，則所有的IO讀寫操作交給作業系統,與我們的應用程式沒有直接關係，我們程式不需要關係IO讀寫，當作業系統完成了IO讀寫操作時，會給我們應用程式傳送通知，我們的應用程式直接拿走資料極即可。

筆試題

1. 為什麼建立連線協議是三次握手，而關閉連線卻是四次握手呢？

   這是因為服務端的LISTEN狀態下的SOCKET當收到SYN報文的建連請求後，它可以把ACK和SYN（ACK起應答作用，而SYN起同步作用）放在 一個報文裡來發送，但關閉連線時，當收到對方的FIN報文通知時，它僅僅表示對方沒有資料傳送給你了；但未必你所有的資料都全部發送給對方了，所以你可以 未必會馬上會關閉SOCKET,也即你可能還需要傳送一些資料給對方之後，再發送FIN報文給對方來表示你同意現在可以關閉連線了，所以它這裡的ACK報 文和FIN報文多數情況下都是分開發送的。

2. 為什麼TIME_WAIT狀態還需要等2MSL後才能返回到CLOSED狀態？

   這是因為雖然雙方都同意關閉連線了，而且握手的4個報文也都協調和傳送完畢，按理可以直接回到CLOSED狀態（就好比從SYN_SEND狀態到ESTABLISH狀態那樣）；但是因為我們必須要假想網路是不可靠的，你無法保證你最後傳送的ACK報文會一定被對方收到，因此對方處於LAST_ACK狀態下的SOCKET可能會因為超時未收到ACK報文，而重發FIN報文，所以這個TIME_WAIT狀態的作用就是用來重發可能丟失的ACK報文。