四次挥手与Socket API

在《三次握手与Socket API》中咱们详细讲解了三次握手以及与之相关的API，三次握手是TCP协议的初始阶段，用来创建双方通讯链接，显然有创建链接就有断开链接，那么TCP是如何断开链接的呢？

奇怪的四次挥手

TCP协议创建链接须要进行三次信息交互，断开链接时却须要四次信息交互，这四次信息交互被形象的称为四次挥手，那么TCP在断开链接时为何须要奇怪的四次挥手而不是三次挥手呢？要想回答这个问题咱们必须对TCP协议有进一步的理解。

话多的人与话少的人

生活中总会有这两类人，一类话多，一类话少，话少的那个言简意赅很快就无话可说了，话多的那个口若悬河没完没了，所以就会有这样的情形：

A: 今每天气这不错啊
A: 今天饭也好吃
A: 是吧
                   是的 :B
                我说完了 :B
A: 我还没说完呢
A: 明天就周五啦
A: 开心
A: blablabla
A: 我也说完了

当这两类人在聊天时就会出现B说完但A没说完的状况，这时B再也不说话可是能够继续听A说，当A也说完后整个聊天过程才算结束。

TCP通讯过程和人聊天又有多大区别呢？

有话多话少的人固然也会有数据多数据少的客户端以及服务器。

为何要四次挥手：半关闭

在TCP通讯中一方表示“我说完了”其实是经过向对方发送一条带有FIN标识的消息来实现的，当一方收到FIN信息时就知道接下来对方就不会再发送数据了，这在TCP协议中被称为半关闭，half-close。

TCP为何要支持半关闭呢？为何不是一方说完你们都闭嘴呢？

原来TCP通讯和两我的聊天是同样的，你在说话的同时也在听，也就是说你能够同时收发信息，这就是所谓的全双工通讯，在这种通讯方式下你说完了不表明对方也说完了，所以只有双方都说完了链接才能彻底关闭。

TCP也是全双工通讯，TCP规定通讯的任意一方均可以向对方发送FIN信息(表示我说完了)，但这也仅仅表示一方没什么要发送的了，但这并不影响对方继续发送数据(对方还没发送完数据)。

这就是为何TCP支持半关闭的缘由，半关闭的本质就是TCP通讯中一方已经没什么数据要发送了，虽然没有数据要发送但还能够继续接收数据

四次挥手的过程

理解了前几节接下来就简单啦，假设有一个话少的客户端和一个话多的服务器端就会有以下情形：

从图中咱们能够看出虽然客户端发送了FIN信息但此时服务器端还有数据要发送，所以服务器端没有理会客户端发送的FIN而是继续发送数据直到服务器端也发送完，此时服务器端发送FIN表示数据发送完毕，客户端接收到消息后进行ACK回复，这时TCP链接才真正断开。

不过值得注意的是，做为程序员在网络编程中咱们几乎不会遇到上述情形，一般客户端向服务器端发送FIN后服务器端就不会再向客户端继续发送数据了，通常状况下TCP通讯的整个过程都是客户端来主导的，客户端主动发起链接，获取到想要的信息后主动断开链接，服务器端只是被动同客户端创建连接，客户端想要什么服务器端通过处理后就返回给客户端什么，当客户端不想再聊天时服务器端也不会还在口若悬河，总而言之，客户端与服务器就比如用户和客服同样，整个过程都是用户来主导的，客服只是被动的来回答问题，当用户没什么问题后没有哪一个客服还会继续和用户聊下去，固然客服让用户给好评除外，放心，服务器端是不须要客户端给好评的 :) ，所以咱们一般看到的这样的情形：

有的同窗可能会想，为何B发送的ACK和FIN不能和三次握手同样合并成一次呢？就像这样：

若是只有三次挥手那么TCP就没有办法支持半关闭了，三次挥手实际是在说“若是有一方闭嘴那么咱们都闭嘴”，虽然做为程序员咱们在网络编程时遇到的都是这种情形，可是从TCP协议层面来讲应该支持半关闭，也就是支持通讯双方中一个话多一个话少的情形。

如今你应该明白为何要四次挥手而不能是简单的三次了吧。
四次挥手与close
和三次握手同样，四次挥手也有与之相对应的API，这样的API有两个，一个是咱们经常使用的close，另外一个是shutdown。

close是咱们最常使用的一个，既然close是最经常使用的，那么close也就用在“一方闭嘴你们都闭嘴”的情形，如图所示：

咱们已经知道四次挥手一般是由客户端来发起的，当客户端执行close函数后会向服务器端发出FIN消息，服务器端操做系统接收到该信息后向服务器进程发出EOF(end of file)，这时服务器不管调用send仍是recv都会失败，此时服务器端认为客户端已经关闭了链接，所以调用close函数关闭同客户端的链接，当客户端接收到FIN信息后进行ACK回复确认，整个四次挥手的过程完毕。

四次挥手与shutdown：半关闭
客户端和服务器使用close来完成四次挥手是最多见的过程，即“一方闭嘴你们都闭嘴”，咱们知道做为全双工通讯协议的TCP还须要支持半关闭，也就是说一方说完但另外一方还在说的场景，这时先说完的就只能听了，做为程序员咱们须要知道几乎没有什么应用场景要用到TCP提供的半关闭能力。

当客户端调用close后若是服务器端没有理会而是继续向客户端发数据，那么此时客户端是接收不到的，固然这就是客户端调用close函数的目的。

而若是客户端表示：“我没什么要说的了，因此要向服务器发送FIN，可是我还想听服务器啰嗦一下子直到对方也说完”该怎么办呢？这时客户端就不能调用close了而是应该调用socket提供的另外一个API，也就是shutdown，典型的场景如图所示：

虽然客户端调用shutdown向服务器端发送了FIN表示本身说完了，可是服务器端仍是能够继续向客户端发送任意多的数据，而客户端依然能够接收到数据，直到服务器端也发送FIN消息客户端回复ACK确认后链接才算是真正关闭。

如今你应该明白如何使用shutdown利用TCP的半关闭能力了吧。

总结

本文是继《三次握手与Socket API》的第二篇，讲述了四次挥手的过程以及为何须要四次挥手，之因此须要四次挥手是由于TCP协议须要提供一种被称为半关闭的能力，可是不多有应用场景须要依赖该能力。做为程序员咱们须要知道大部分状况下使用close就能够完成四次挥手，可是若是须要依赖TCP提供的半关闭能力那么须要使用另外一个API，也就是shutdown。

若是你喜欢这一系列的文章，也欢迎关注个人微信公共帐号，码农的荒岛求生，获取更多内容。

计算机内功决定程序员职业生涯高度