TCP/IP ,socket,netty

TCP/IP ,socket,netty

TCP/IP是什么?

TCP/IP不是一个协议,而是一个协议族的统称。里面包括了IP协议,IMCP协议,TCP协议,以及我们更加熟悉的HTTP、FTP协议等等。
TCP/IP协议族按照层次由上到下,层层包装。HTTP与FTP,SMTP等为应用层,TCP和UDP协议为传输层,IP协议为网络层。由此可见TCP/IP的重要性。


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TCP特点

TCP提供可靠的服务。也就是说,通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,且按序到达

TCP连接

TCP连接俗称三次握手

1.客户端发送一个SYN并且把这段连接的序号设定为随机数A给服务器
2.服务器端为合理的SYN返回一个SYN/ACK包,ACK的确认码为 A+1,同时这个包本身又带有一个随机产生的序号B
3.客户端收到包后再次发送一个ACK,服务器收到这个ACK后,连接就建立了,开始TCP 数据传输。
ps:握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下,TCP连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求,断开过程需要经过“四次握手”(过程就不细写了,就是服务器和客户端交互,最终确定断开)。
4.第四次握手---断开链接


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socket(套接字)

socket的由来:TCP/IP被集成到UNIX系统后,同时出现了许多成熟的TCP/IP应用程序接口(API),这个API称为Socket接口,它是横在应用层和传输层之间的一个编程接口。


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socket服务实现通信方式:

public class SocketServer {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 监听指定的端口
        int port = 55533;
        ServerSocket server = new ServerSocket(port);
        // server将一直等待连接的到来
        System.out.println("server将一直等待连接的到来");
        Socket socket = server.accept();
        // 建立好连接后,从socket中获取输入流,并建立缓冲区进行读取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
          //注意指定编码格式,发送方和接收方一定要统一,建议使用UTF-8
          sb.append(new String(bytes, 0, len,"UTF-8"));
        }
        System.out.println("get message from client: " + sb);
        inputStream.close();
        socket.close();
        server.close();
      }
}

在上面的例子中,服务端仅仅只是接受了一个Socket请求,并处理了它,然后就结束了,但是在实际开发中,一个Socket服务往往需要服务大量的Socket请求,那么就不能再服务完一个Socket的时候就关闭了。

public class SocketServer {
  public static void main(String args[]) throws Exception {
    // 监听指定的端口
    int port = 55533;
    ServerSocket server = new ServerSocket(port);
    // server将一直等待连接的到来
    System.out.println("server将一直等待连接的到来");
    //如果使用多线程,那就需要线程池,防止并发过高时创建过多线程耗尽资源
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(100);
    while (true) {
      Socket socket = server.accept();
      Runnable runnable=()->{
        try {
          // 建立好连接后,从socket中获取输入流,并建立缓冲区进行读取
          InputStream inputStream = socket.getInputStream();
          byte[] bytes = new byte[1024];
          int len;
          StringBuilder sb = new StringBuilder();
          while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            // 注意指定编码格式,发送方和接收方一定要统一,建议使用UTF-8
            sb.append(new String(bytes, 0, len, "UTF-8"));
          }
          System.out.println("get message from client: " + sb);
          inputStream.close();
          socket.close();
        } catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
        }
      };
      threadPool.submit(runnable);
    }
  }
}

IO模型:AIO,BIO,NIO

Java BIO : 同步并阻塞,一个连接一个线程
Java NIO : 同步非阻塞,一个请求一个线程,I/O多路复用机制
Java AIO(NIO.2) : 异步非阻塞,一个有效请求一个线程

浅谈netty

如果用原生socket需要处理很多线程 IO等等 。使用netty帮我们省下很多心力
netty实现的方法:TCPServer 为发布socket服务的主类

public class TCPServer {
private void bind() throws Exception {
    try {
        this.bossGroup = new NioEventLoopGroup(nettyServerConfig.getMaxThreads());
        this.workerGroup = new NioEventLoopGroup(nettyServerConfig.getMaxThreads());
        ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
        serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                .childHandler(new TcpChannel(nettyServerConfig.getMaxFrameLength())).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024) //
                .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);

        this.log.info("TCP服务启动完毕,port={}", nettyServerConfig.getPort());
        ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(nettyServerConfig.getPort()).sync();
        channelFuture.channel().closeFuture().sync();
    } finally {
        //优雅关闭
        bossGroup.shutdownGracefully();
        workerGroup.shutdownGracefully();
    }
} }

核心部件
Bootstrap / ServerBootstrap:引导器;
Channel:通道;
ChannelPipeline:通道管道;
ChannelHandler:通道处理器;
EventLoop:事件执行环;
ChannelFuture:通道执行结果占位符;

常用到的适配处理器如下:
1.ChannelHandlerAdapter:通用通道处理适配器;
2.ChannelInboundHandlerAdapter:入站通道处理适配器;3.ChannelOutboundHandlerAdapter:出站通道处理适配器;
4.ChannelDuplexHandlerAdapter:双工通道处理适配器;

Netty自带拆包类
自己实现拆包虽然可以细粒度控制, 但是也会有些不方便, 可以直接调用Netty提供的一些内置拆包类.
FixedLengthFrameDecoder 按照特定长度组包
DelimiterBasedFrameDecoder 按照指定分隔符组包, 例如:我们项目中的首尾为0x7e
LineBasedFrameDecoder 按照换行符进行组包, 例如:\r \n等等

websocket

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