高并发基础之Socket入门

Dear 丶 2022-10-07 15:43 104阅读 0赞

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

### 文章目录 ###

*  1 问题背景
 *  2 什么是Socket
 *  3 TCP的三次握手
 *  4 Socket三次握手
 *   *  4.1 模型概览
     *  4.2 具体函数
 *  5 客户端单向通信服务端例子

# 1 问题背景 #

> 毕业设计做高并发相关的研究，前面粗略研究了[解决高并发的核心——LinuxIO模型][LinuxIO]，笔者认为需要再粗略研究Socket相关的问题。

> 参考自：[Socket技术详解（看清Socket编程）][Socket_Socket]

# 2 什么是Socket #

计算机之间通信需要知道对方的地址，Socket就是存储这个地址，**实质上Socket是IP加端口号**，格式是`xx.xx.xx.xx:xxxx`。如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
Socket可以理解成处于应用层与传输层之间。类比传输层的TCP三次握手，Socket也有三次握手，介绍Socket三次握手之前，先回顾TCP的三次握手。

# 3 TCP的三次握手 #

> 模型图如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
如上图所示，客户端A主动发送SYB数据包，服务端B接收到后发送确认给A，A收到后对此确认发送确认数据包，A的连接建立了，B收到确认后也建立了连接。

# 4 Socket三次握手 #

## 4.1 模型概览 ##

> 模型图如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

## 4.2 具体函数 ##

> 此处给出客户端单向发送数据给服务端为例子讲解。双向通信的例子还未研究。本以为双向通信很简单，然而写玩代码做测试的时候才发现没有想象中那么容易。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

# 5 客户端单向通信服务端例子 #

> 场景：使用BIO方式实现，服务端监听客户端发来的连接请求，启动子线程处理客户端发来的信息。参考自B站的尚硅谷Netty教学视频

@Slf4j
    public class BioServer { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            // 阿里开发规范必须指定参数来构造线程池
            ThreadPoolExecutor serverPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(10,
                    20,
                    10,
                    TimeUnit.MINUTES,
                    new LinkedBlockingDeque<>(10),
                    new DefaultThreadFactory("server-pool"));
            // 服务端创建socket
            try { 
                ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8099);
                log.info("服务端已启动");
    
                while (true) { 
                    log.info("服务端等待连接");
                    Socket socket = serverSocket.accept();
                    log.info("主线程" + Thread.currentThread().getId() + "接收到一个客户端请求连接");
                    // 创建线程池，启动一个线程去与客户端通信
                    serverPoolExecutor.execute(new Runnable() { 
                        @Override
                        public void run() { 
                            // 处理客户端的信息
                            handler(socket);
                        }
                    });
                }
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        public static void handler(Socket socket) { 
            try{ 
                // 存储客户端发来的信息
                byte[] bytes = new byte[1024];
                InputStream inputStream = socket.getInputStream();
                while (true) { 
                    log.info("等待客户端发来数据...");
                    // 从socket中读取发来的信息
                    int read = inputStream.read(bytes);
                    if (read != -1) { 
                        // 输出客户端发来的信息
                        log.info("线程" + Thread.currentThread().getId() + "接收到数据：" + new String(bytes, 0, read));
                    } else { 
                        break;
                    }
                }
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            } finally { 
                // 关闭与客户端的连接
                try { 
                    socket.close();
                    log.info("客户端已关闭连接");
                } catch (IOException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }
    
        }
    }

> 使用telnet命令模拟客户端，ip和端口号是根据上面代码中的来的。输入`telnet 127.0.0.1 8099`。即可连接到服务端，按`ctrl + ]`可以进入发送数据的状态，使用`send xxx`命令发送数据。如下：

![在这里插入图片描述][20210702173548546.jpg_pic_center]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221005/d6d1d154e85945d4b9994a92a978de86.png
[LinuxIO]: https://blog.csdn.net/qq_40634846/article/details/116450625
[Socket_Socket]: https://www.cnblogs.com/fengff/p/10984251.html
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221005/77522e221d884c8db19ebcc5f02dccce.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221005/3116d7a9d5a1459c83174561818b72d1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221005/dfbcfaaa95ef44539e6f995481baee39.png
[20210702173548546.jpg_pic_center]: /images/20221005/f9715aab42754fcb835302f986c516bc.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjM0ODQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221005/f059d85d956a4331b61b223ae56cdd89.png