J2SE II一一HTTP、TCP、UDP、Socket解读

OSI是Open System Interconnection的缩写，意为开放式系统互联。国际标准化组织（ISO）制定了OSI模型，该模型定义了不一样计算机互联的标准，是设计和描述计算机网络通讯的基本框架。OSI模型把网络通讯的工做分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

记忆方法：记住前面的第一个字

物 数 网 传 会 表 应

这七层每一层都有本身的做用，做用以下图分解：

二、Http

HTTP（HyperText Transfer Protocol、超文本传输协议)是OSI七层中应用层的协议。

协议解释：

HTTP 是基于 TCP/IP协议的应用层协议。它不涉及数据包（packet）传输，主要规定了客户端和服务器之间的通讯格式，默认使用80端口。

有人说HTTP是一个基于TCP/IP通讯协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等），我觉这句话有问题，HTTP要是定义为协议那么http只是一种规定规则，规定了客户端的URI请求格式以及服务端数据响应格式，要说HTTP请求这个概念久比较笼统了，客户端发送一次HTTP请求，通过OSI的七层协议的组装、传输、拆分、传输等一些操做，最终能够得到咱们想要的数据。

用途描述：

解决客户端和服务端的数据如何包装，包装两端最后获得的数据能够被识别。

关系描述：

TPC/IP协议是传输层协议，主要解决数据 如何在网络中传输，而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据，而socket则是对TCP/IP协议的封装和应用（程序员层面上）。实际上http协议就是创建在tcp/ip协议之上的。，几乎每一种语言都有本身的Http实现，固然也有本身的Socket实现，好比Golang、Java，在本身的net包里均可以找到源代码。使用TCP协议是须要链接三次握手，断开链接四次挥手的。

HTTP 是无状态协议，它不对以前发生过的请求和响应的状态进行管理。也就是说，没法根据以前的状态进行本次的请求处理。可是使用Cookie和Session能够保存状态和识别。HTTP只能是由客户端发起，服务端是没法主动想客户端发送数据的。

二、TCP

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是OSI七层中传输层的协议。

协议解释：

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是基于链接的协议，也就是说，在正式收发数据前，必须和对方创建可靠的链接。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另外一端。 理想状态下，TCP链接一旦创建，在通讯双方中的任何一方主动关闭链接前，TCP 链接都将被一直保持下去。断开链接时服务器和客户端都可以主动发起断开TCP链接的请求 。

安全体如今哪儿？
链接安全：三次握手 四次挥手，具体请参考：TCP详解。
数据安全：TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另外一端。

用途描述：

解决网络中的数据能够安全无错的传送

关系描述：

HTTP协议是基于TCP的，因为HTTP请求是一次请求一次应答，因为请求和应答都只有一次，因此就必须保证数据的安全性，在这一次的传送中很差丢失数据，因此HTTP是要基于更加安全的TCP协议而不是UDP协议，Socket链接能够基于TCP也能够基于UDP，看具体的业务的需求了。 HTTP请求使用基于TCP的Socket链接。

TCP发送的包有序号，对方收到包后要给一个反馈，若是超过必定时间还没收到反馈就自动执行超时重发，所以TCP最大的优势是可靠。通常网页（http）、邮件（SMTP)、远程链接(Telnet)、文件(FTP)传送就用TCP 。

三、UDP

UDP (User Datagram Protocol,用户数据报协议)是OSI参考模型中无链接的传输层协议.

协议解释：

UDP用户数据报协议，是一个无链接的简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，可是并不能保证它们能到达目的地。因为UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间创建一个链接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。

用途描述：

解决网络中的数据能够高效的传送

关系描述：

OSI参考模型中传输协议只有TCP和UDP两种，TCP须要连接安全效率低，UDP无线链接不安全效率高，咱们平时使用作多的HTTP协议基于TCP，不少语言都有HTTP请求的封装，用起来很方便，可是想使用UDP就没那么方便了，想使用UDP咱们就须要本身去写一个Socket UDP了，Socket UDP不须要连接，客户端知道服务端的IP和端口号直接发送数据就能够了，Socket TCP因为须要连接因此使用的时候须要心跳机制来确保连接没有断开。

UDP通常用于多点通讯和实时的数据业务，好比语音广播、视频、QQ、TFTP(简单文件传送）、SNMP（简单网络管理协议）、RTP（实时传送协议）RIP（路由信息协议，如报告股票市场，航空信息）、DNS(域名解释）。注重速度流畅。

四、Socket

名词解释：

socket是对TCP或者UDP协议的封装和实现，socket并非协议，差很少每一种语言都实现了对TCP和UDP封装和实现的Socket代码库，方便开发程序员使用。

用途描述：

socket是对TCP或者UDP协议的封装和实现，这样我就能够基于你所使用语言的Socket来实现更多的功能，有基于Socket TCP的HTTP请求，有基于Socket TCP长链接的消息推送，也能够基于Socket TCP/UDP自定义一套本身的通讯协议。

关系描述：

HTTP基于TCP，HTTP请求须要使用Socket TCP来完成。

五、一次HTTP请求的心路历程

因为一次HTTP请求会涉及到HTTP TCP Socket DNS 等等，弄清楚一次HTTP的流程大概能够知道网络请求的原理。那么咱们发送一次HTTP请求到底要经历什么？
一次HTTP请求和响应要经历的几个步骤：

(1)域名解析

域名解析介意是客户端的工做，客户端只有服务端的域名(相似www.baidu.com)，并不知道服务端的IP地址，须要客户端拿着域名到DNS服务器获取域名对应的IP地址。

(2) 创建TCP链接

由客户端发起，在三次握手后客户端和服务端创建TCP链接。所谓三次握手(Three-way Handshake)，是指创建一个TCP链接时，须要客户端和服务器总共发送3个包。
　　三次握手的目的是链接服务器指定端口，创建TCP链接,并同步链接双方的序列号和确认号并交换 TCP 窗口大小信息.在 Socket 编程中，客户端执行connect()时。将触发三次握手。

　　　首先了解一下几个标志，SYN（synchronous），同步标志，ACK (Acknowledgement），即确认标志，seq应该是Sequence Number，序列号的意思，另外还有四次握手的fin，应该是final，表示结束标志。

第一次握手：客户端发送一个TCP的SYN标志位置1的包指明客户打算链接的服务器的端口，以及初始序号X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。

第二次握手：服务器发回确认包(ACK)应答。即SYN标志位和ACK标志位均为1同时，将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的序列号加1以，即X+1。

第三次握手：客户端再次发送确认包(ACK) SYN标志位为0，ACK标志位为1。而且把服务器发来ACK的序号字段+1，放在肯定字段中发送给对方.而且在数据段放写序列号的+1。

(3)发起http请求发送请求报文

由客户端发起，客户端组装好请求报文，向服务端发送HTTP请求，HTTP由固定的格式，具体想看下图：

HTTP请求报文由3部分组成（请求行+请求头+请求体），这三部分还有本身的组装格式，这里就不详细说明了。

(4)服务器端响应http请求

服务端收到客户端的HTTP请求拿到请求报文后就响应请求，就是根据请求报文处理后发送数据到客户端。服务端发送到客户端的数据叫作响应报文，由服务端组装，格式以下：

① 报文协议及版本；
② 状态码及状态描述；
③ 响应报文头，也是由多个属性组成；
④ 响应报文体，即咱们真正要的“干货”。

(5)客户端接收响应数据报文

在响应报文体里面才是咱们客户端正真想要的东西，对于Android/IOS移动端来讲通常都是Json数据，对于web浏览器来讲通常都是HTML，客户端得到响应报文后就处理数据。

(6)关闭TCP链接

通常状况下TCP链接是因为客户端主动关闭的，关闭须要客户端主动发起四次挥手，才能够关闭TCP链接。通常状况下，一旦请求和响应完成了，就要关闭TCP链接，而后若是客户端或者服务器在其头信息加入了这行代码：Connection:keep-alive，TCP链接在发送后将仍然保持打开状态，因而，客户端能够继续经过相同的链接发送请求。保持链接节省了为每一个请求创建新链接所需的时间，还节约了网络带宽。

TCP的链接的拆除须要发送四个包，所以称为四次挥手(four-way handshake)。客户端或服务器都可主动发起挥手动做，在socket

编程中，任何一方执行close()操做便可产生挥手操做。

其实有个问题，为何链接的时候是三次握手，关闭的时候倒是四次挥手？

由于当Server端收到Client端的SYN链接请求报文后，能够直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来 同步的。可是关闭链接时，当Server端收到FIN报文时，极可能并不会当即关闭SOCKET，因此只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，” 你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端全部的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，所以不能一块儿发送。故须要四步握手。　

　举例说明客户端主动发送TCP关闭请求步骤：

第一次挥手：Client发送一个FIN，表示须要关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态

第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSE_WAIT状态

第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态

第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手

最后图解一次HTTP请求的心路历程：