J2SE II一一HTTP、TCP、UDP、Socket解讀

OSI是Open System Interconnection的縮寫，意爲開放式系統互聯。國際標準化組織（ISO）制定了OSI模型，該模型定義了不一樣計算機互聯的標準，是設計和描述計算機網絡通訊的基本框架。OSI模型把網絡通訊的工做分爲7層，分別是物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。

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物 數 網 傳 會 表 應

這七層每一層都有本身的做用，做用以下圖分解：

二、Http

HTTP（HyperText Transfer Protocol、超文本傳輸協議)是OSI七層中應用層的協議。

協議解釋：

HTTP 是基於 TCP/IP協議的應用層協議。它不涉及數據包（packet）傳輸，主要規定了客戶端和服務器之間的通訊格式，默認使用80端口。

有人說HTTP是一個基於TCP/IP通訊協議來傳遞數據（HTML 文件, 圖片文件, 查詢結果等），我覺這句話有問題，HTTP要是定義爲協議那麼http只是一種規定規則，規定了客戶端的URI請求格式以及服務端數據響應格式，要說HTTP請求這個概念久比較籠統了，客戶端發送一次HTTP請求，通過OSI的七層協議的組裝、傳輸、拆分、傳輸等一些操做，最終能夠得到咱們想要的數據。

用途描述：

解決客戶端和服務端的數據如何包裝，包裝兩端最後獲得的數據能夠被識別。

關係描述：

TPC/IP協議是傳輸層協議，主要解決數據 如何在網絡中傳輸，而HTTP是應用層協議，主要解決如何包裝數據，而socket則是對TCP/IP協議的封裝和應用（程序員層面上）。實際上http協議就是創建在tcp/ip協議之上的。，幾乎每一種語言都有本身的Http實現，固然也有本身的Socket實現，好比Golang、Java，在本身的net包裏均可以找到源代碼。使用TCP協議是須要鏈接三次握手，斷開鏈接四次揮手的。

HTTP 是無狀態協議，它不對以前發生過的請求和響應的狀態進行管理。也就是說，沒法根據以前的狀態進行本次的請求處理。可是使用Cookie和Session能夠保存狀態和識別。HTTP只能是由客戶端發起，服務端是沒法主動想客戶端發送數據的。

二、TCP

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）是OSI七層中傳輸層的協議。

協議解釋：

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）是基於鏈接的協議，也就是說，在正式收發數據前，必須和對方創建可靠的鏈接。TCP提供超時重發，丟棄重複數據，檢驗數據，流量控制等功能，保證數據能從一端傳到另外一端。 理想狀態下，TCP鏈接一旦創建，在通訊雙方中的任何一方主動關閉鏈接前，TCP 鏈接都將被一直保持下去。斷開鏈接時服務器和客戶端都可以主動發起斷開TCP鏈接的請求 。

安全體如今哪兒？
鏈接安全：三次握手 四次揮手，具體請參考：TCP詳解。
數據安全：TCP提供超時重發，丟棄重複數據，檢驗數據，流量控制等功能，保證數據能從一端傳到另外一端。

用途描述：

解決網絡中的數據能夠安全無錯的傳送

關係描述：

HTTP協議是基於TCP的，因爲HTTP請求是一次請求一次應答，因爲請求和應答都只有一次，因此就必須保證數據的安全性，在這一次的傳送中很差丟失數據，因此HTTP是要基於更加安全的TCP協議而不是UDP協議，Socket鏈接能夠基於TCP也能夠基於UDP，看具體的業務的需求了。 HTTP請求使用基於TCP的Socket鏈接。

TCP發送的包有序號，對方收到包後要給一個反饋，若是超過必定時間還沒收到反饋就自動執行超時重發，所以TCP最大的優勢是可靠。通常網頁（http）、郵件（SMTP)、遠程鏈接(Telnet)、文件(FTP)傳送就用TCP 。

三、UDP

UDP (User Datagram Protocol,用戶數據報協議)是OSI參考模型中無鏈接的傳輸層協議.

協議解釋：

UDP用戶數據報協議，是一個無鏈接的簡單的面向數據報的運輸層協議。UDP不提供可靠性，它只是把應用程序傳給IP層的數據報發送出去，可是並不能保證它們能到達目的地。因爲UDP在傳輸數據報前不用在客戶和服務器之間創建一個鏈接，且沒有超時重發等機制，故而傳輸速度很快。

用途描述：

解決網絡中的數據能夠高效的傳送

關係描述：

OSI參考模型中傳輸協議只有TCP和UDP兩種，TCP須要連接安全效率低，UDP無線鏈接不安全效率高，咱們平時使用作多的HTTP協議基於TCP，不少語言都有HTTP請求的封裝，用起來很方便，可是想使用UDP就沒那麼方便了，想使用UDP咱們就須要本身去寫一個Socket UDP了，Socket UDP不須要連接，客戶端知道服務端的IP和端口號直接發送數據就能夠了，Socket TCP因爲須要連接因此使用的時候須要心跳機制來確保連接沒有斷開。

UDP通常用於多點通訊和實時的數據業務，好比語音廣播、視頻、QQ、TFTP(簡單文件傳送）、SNMP（簡單網絡管理協議）、RTP（實時傳送協議）RIP（路由信息協議，如報告股票市場，航空信息）、DNS(域名解釋）。注重速度流暢。

四、Socket

名詞解釋：

socket是對TCP或者UDP協議的封裝和實現，socket並非協議，差很少每一種語言都實現了對TCP和UDP封裝和實現的Socket代碼庫，方便開發程序員使用。

用途描述：

socket是對TCP或者UDP協議的封裝和實現，這樣我就能夠基於你所使用語言的Socket來實現更多的功能，有基於Socket TCP的HTTP請求，有基於Socket TCP長鏈接的消息推送，也能夠基於Socket TCP/UDP自定義一套本身的通訊協議。

關係描述：

HTTP基於TCP，HTTP請求須要使用Socket TCP來完成。

五、一次HTTP請求的心路歷程

因爲一次HTTP請求會涉及到HTTP TCP Socket DNS 等等，弄清楚一次HTTP的流程大概能夠知道網絡請求的原理。那麼咱們發送一次HTTP請求到底要經歷什麼？
一次HTTP請求和響應要經歷的幾個步驟：

(1)域名解析

域名解析介意是客戶端的工做，客戶端只有服務端的域名(相似www.baidu.com)，並不知道服務端的IP地址，須要客戶端拿着域名到DNS服務器獲取域名對應的IP地址。

(2) 創建TCP鏈接

由客戶端發起，在三次握手後客戶端和服務端創建TCP鏈接。所謂三次握手(Three-way Handshake)，是指創建一個TCP鏈接時，須要客戶端和服務器總共發送3個包。
　　三次握手的目的是鏈接服務器指定端口，創建TCP鏈接,並同步鏈接雙方的序列號和確認號並交換 TCP 窗口大小信息.在 Socket 編程中，客戶端執行connect()時。將觸發三次握手。

　　　首先了解一下幾個標誌，SYN（synchronous），同步標誌，ACK (Acknowledgement），即確認標誌，seq應該是Sequence Number，序列號的意思，另外還有四次握手的fin，應該是final，表示結束標誌。

第一次握手：客戶端發送一個TCP的SYN標誌位置1的包指明客戶打算鏈接的服務器的端口，以及初始序號X,保存在包頭的序列號(Sequence Number)字段裏。

第二次握手：服務器發回確認包(ACK)應答。即SYN標誌位和ACK標誌位均爲1同時，將確認序號(Acknowledgement Number)設置爲客戶的序列號加1以，即X+1。

第三次握手：客戶端再次發送確認包(ACK) SYN標誌位爲0，ACK標誌位爲1。而且把服務器發來ACK的序號字段+1，放在肯定字段中發送給對方.而且在數據段放寫序列號的+1。

(3)發起http請求發送請求報文

由客戶端發起，客戶端組裝好請求報文，向服務端發送HTTP請求，HTTP由固定的格式，具體想看下圖：

HTTP請求報文由3部分組成（請求行+請求頭+請求體），這三部分還有本身的組裝格式，這裏就不詳細說明了。

(4)服務器端響應http請求

服務端收到客戶端的HTTP請求拿到請求報文後就響應請求，就是根據請求報文處理後發送數據到客戶端。服務端發送到客戶端的數據叫作響應報文，由服務端組裝，格式以下：

① 報文協議及版本；
② 狀態碼及狀態描述；
③ 響應報文頭，也是由多個屬性組成；
④ 響應報文體，即咱們真正要的「乾貨」。

(5)客戶端接收響應數據報文

在響應報文體裏面纔是咱們客戶端正真想要的東西，對於Android/IOS移動端來講通常都是Json數據，對於web瀏覽器來講通常都是HTML，客戶端得到響應報文後就處理數據。

(6)關閉TCP鏈接

通常狀況下TCP鏈接是因爲客戶端主動關閉的，關閉須要客戶端主動發起四次揮手，才能夠關閉TCP鏈接。通常狀況下，一旦請求和響應完成了，就要關閉TCP鏈接，而後若是客戶端或者服務器在其頭信息加入了這行代碼：Connection:keep-alive，TCP鏈接在發送後將仍然保持打開狀態，因而，客戶端能夠繼續經過相同的鏈接發送請求。保持鏈接節省了爲每一個請求創建新鏈接所需的時間，還節約了網絡帶寬。

TCP的鏈接的拆除須要發送四個包，所以稱爲四次揮手(four-way handshake)。客戶端或服務器都可主動發起揮手動做，在socket

編程中，任何一方執行close()操做便可產生揮手操做。

其實有個問題，爲何鏈接的時候是三次握手，關閉的時候倒是四次揮手？

由於當Server端收到Client端的SYN鏈接請求報文後，能夠直接發送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的，SYN報文是用來 同步的。可是關閉鏈接時，當Server端收到FIN報文時，極可能並不會當即關閉SOCKET，因此只能先回復一個ACK報文，告訴Client端，」 你發的FIN報文我收到了」。只有等到我Server端全部的報文都發送完了，我才能發送FIN報文，所以不能一塊兒發送。故須要四步握手。　

　舉例說明客戶端主動發送TCP關閉請求步驟：

第一次揮手：Client發送一個FIN，表示須要關閉Client到Server的數據傳送，Client進入FIN_WAIT_1狀態

第二次揮手：Server收到FIN後，發送一個ACK給Client，確認序號爲收到序號+1，Server進入CLOSE_WAIT狀態

第三次揮手：Server發送一個FIN，用來關閉Server到Client的數據傳送，Server進入LAST_ACK狀態

第四次揮手：Client收到FIN後，Client進入TIME_WAIT狀態，接着發送一個ACK給Server，確認序號爲收到序號+1，Server進入CLOSED狀態，完成四次揮手

最後圖解一次HTTP請求的心路歷程：