Android之从TCP/IP、HTTP看Socket通信
1、概念
- TCP/IP:属于传输层/网络层协议。手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议,可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口,使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。主要解决数据在网络中的传输。
- HTTP:即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol ),属于应用层协议,是Web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。主要解决数据的包装与识别应用。
- Socket:本身并不是协议,而是一个调用接口(API)。可对TCP/IP协议进行封装和应用,可视为TCP/IP的编程接口。
2、模型
3、特点
3.1 TCP
存在三次握手、四次挥手。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。
3.2 HTTP连接
最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应,在请求结束后,会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。
3.3 套接字(socket)
通信的基石,是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示,包含进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远端主机的IP地址,远端进程的协议端口。
通常情况下Socket连接就是TCP连接,Socket连接一旦建立,通信双方即可开始相互发送数据内容,直到双方连接断开。建立Socket连接至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,称为ClientSocket ,另一个运行于服务器端,称为ServerSocket 。
套接字之间的连接过程分为三个步骤:服务器监听,客户端请求,连接确认。
- 服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。
- 客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。
- 连接确认:当服 务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端 确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。
3.4 TCP/UDP连接上的区别
对于TCP连接:
1.服务器端1)创建套接字create;2)绑定端口号bind;3)监听连接listen;4)接受连接请求accept,并返回新的套接字;5)用新返回的套接字recv/send;6)关闭套接字。
2.客户端1)创建套接字create; 2)发起建立连接请求connect; 3)发送/接收数据send/recv;4)关闭套接字。
TCP总结:
Server端:create -- bind -- listen-- accept-- recv/send-- close
Client端:create------- conncet------send/recv------close.
对于UDP连接:
1.服务器端:1)创建套接字create;2)绑定端口号bind;3)接收/发送消息recvfrom/sendto;4)关闭套接字。
2.客户端:1)创建套接字create;2)发送/接收消息sendto/recvfrom;3)关闭套接字.
UDP总结:
Server端:create----bind ----recvfrom/sendto----close
Client端:create---- sendto/recvfrom----close.
4、HTTP通信
HTTP(超文本传输协议),首先它是一个协议,并且是基于TCP/IP协议基础之上的应用层协议。TCP/IP协议是传输层协议,主要解决数据如何在网络中传输,HTTP是应用层协议,主要解决如何包装数据。HTTP协议详细规定了浏览器与服务器之间相互通信的规则,是万维网交换信息的基础。HTTP是基于“请求-响应”形式并且是短连接,并且是无状态的协议。针对其无状态特性,在实际应用中又需要有状态的形式,因此一般会通过session/cookie技术来解决此问题。
5、URL通信与socket通信区别
5.1 利用 URL进行通信时
在服务器端常驻一个CGI程序,但它一直处于休眠状态。只有在客户端要求建立连接时才被激活,然后与用户进行通信。所以,在URL 通信方式中,服务器是被动等待连接通信的到来。
服务器端的程序只能与一个客户进行通信,形式比较单一。但是它不需要服务器端的CGI程序一直处于运行状态,只是在有客户申请时才被激活。所以,这种方式比较适用于客户机的浏览器与服务器之间的通信。
5.2 利用socket进行通信时
在服务器端运行一个socket通信程序。服务器端不停地监听某个端口,等待客户的连接申请,接到申请后建立连接并进行通信,所以,在socket通信方式中,服务器是主动等待连接通信的到来。
服务器端的程序可以打开多个线程与多个客户进行通信,还可以通过服务器使各个客户之间进行通信。这种方式比较灵活,适用于一些较复杂的通信,但是服务器端的程序必须始终处于运行状态以监听端口。
6、Socket通信
6.1 基于TCP协议的Socket
- 服务器端:首先声明一个ServerSocket对象并且指定端口号,然后调用Serversocket的accept()方法接收客户端的数据。accept()方法在没有数据进行接收的处于堵塞状态。(Socket socket = serversocket.accept()),一旦接收到数据,通过inputstream读取接收的数据。
- 客户端:创建一个Socket对象,指定服务器端的ip地址和端口号(Socket socket=new Socket("172.168.10.108",8080);),通过inputstream读取数据,获取服务器发出的数据(OutputStream outputstream=socket.getOutputStream()),最后将要发送的数据写入到outputstream即可进行TCP协议的socket数据传输。
6.2 基于UDP协议的数据传输
- 服务器端:首先创建一个DatagramSocket对象,并且指点监听的端口。接下来创建一个空的DatagramSocket对象用于接收数据(byte data[]=new byte[1024]; DatagramSocket packet=new DatagramSocket(data, data.length)),使用DatagramSocket的receive方法接收客户端发送的数据,receive()与serversocket的accepet()类似,在没有数据进行接收的处于堵塞状态。
- 客户端:也创建个DatagramSocket对象,并且指点监听的端口。接下来创建一个InetAddress对象,这个对象类似与一个网络的发送地址(InetAddress serveraddress=InetAddress.getByName("192.168.1.120")).定义要发送的一个字符串,创建一个DatagramPacket对象,并制定要讲这个数据报包发送到网络的那个地址以及端口号,最后使用DatagramSocket的对象的send()发送数据。*(String str="hello"; byte data[]=str.getByte(); DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length, serveraddress,4567); socket.send(packet);)
6.3 Android基于TCP的socket通信DEMO
服务端:
public class Main { private static final int PORT = 9999; private List<Socket> mList = new ArrayList<Socket>(); private ServerSocket server = null; private ExecutorService mExecutorService = null; // 创建一个线程池 public static void main(String[] args) { new Main(); } public Main() { try { server = new ServerSocket(PORT); mExecutorService = Executors.newCachedThreadPool(); // 实例化一个线程池 System.out.println("服务器已启动,等待加入..."); Socket client = null; while (true) { client = server.accept(); // 把客户端放入客户端集合中 mList.add(client); mExecutorService.execute(new Service(client)); // 开启一个新线程 } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } class Service implements Runnable { private Socket socket; private BufferedReader in = null; private String msg = ""; public Service(Socket socket) { this.socket = socket; try { in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); // 客户端只要一连到服务器,便向客户端发送下面的信息。 msg = "服务器" + this.socket.getInetAddress() + "加入;此时总连接:" + mList.size() + "(服务器发送)"; this.sendmsg(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } @Override public void run() { try { while (true) { if ((msg = in.readLine()) != null) { // 当客户端发送的信息为:exit时,关闭连接 if (msg.trim().equals("exit")) { System.out.println("GAME OVER"); mList.remove(socket); in.close(); msg = "服务器" + socket.getInetAddress() + "退出;此时总连接:" + mList.size() + "(服务器发送)"; socket.close(); this.sendmsg(); break; } else { // 接收客户端发过来的信息msg,然后发送给客户端。 msg = socket.getInetAddress() + ":" + msg + "(服务器发送)"; this.sendmsg(); } } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } /** * 循环遍历客户端集合,给每个客户端都发送信息。 */ public void sendmsg() { // 在服务器上打印 System.out.println(msg); // 遍历打印到每个客户端上 int num = mList.size(); for (int i = 0; i < num; i++) { Socket mSocket = mList.get(i); PrintWriter out = null; try { out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(mSocket.getOutputStream())), true); out.println(msg); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } }
客户端:
public class MainActivity extends Activity { private TextView tv_msg = null; private EditText ed_msg = null; private Button btn_send = null; // private Button btn_login = null; private static final String HOST = "10.0.2.2"; private static final int PORT = 9999; private Socket socket = null; private BufferedReader in = null; private PrintWriter out = null; private String content = ""; private String temp = ""; // 接收线程发送过来信息,并用TextView显示 public Handler mHandler = new Handler() { public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); tv_msg.setText(content); } }; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); tv_msg = (TextView) findViewById(R.id.tv_contents); ed_msg = (EditText) findViewById(R.id.et_content); btn_send = (Button) findViewById(R.id.bt_sender); new Thread(){ public void run() { try { // 开启与服务器的socket连接 socket = new Socket(HOST, PORT); in = new BufferedReader(new InputStreamReader( socket.getInputStream())); out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter( socket.getOutputStream())), true); while (true) { // 修改客户端主线程的数据 if (!socket.isClosed()) { if (socket.isConnected()) { if (!socket.isInputShutdown()) { if ((temp = in.readLine()) != null) { content += temp + "\n"; mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage()); } else { } } } } // 向服务器传输数据 btn_send.setOnClickListener(new Button.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { // TODO Auto-generated method stub String msg = ed_msg.getText().toString(); if (socket.isConnected()) { if (!socket.isOutputShutdown()) { out.println(msg); } } } }); } } catch (IOException ex) { ex.printStackTrace(); ShowDialog("login exception" + ex.getMessage()); } }; }.start(); } /** * 如果连接出现异常,弹出AlertDialog! */ public void ShowDialog(String msg) { new AlertDialog.Builder(this).setTitle("notification").setMessage(msg) .setPositiveButton("ok", new DialogInterface.OnClickListener() { @Override public void onClick(DialogInterface dialog, int which) { } }).show(); } public void exit(View view){ onDestroy(); } @Override protected void onDestroy() { // TODO Auto-generated method stub try { out.flush(); out.close(); socket.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }
客户端布局文件:
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:orientation="vertical" tools:context="com.example.socketclient.MainActivity" > <TextView android:id="@+id/tv_contents" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/hello_world" /> <EditText android:id="@+id/et_content" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:inputType="text" /> <LinearLayout android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal" > <Button android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:onClick="exit" android:text="退出(C)" /> <Button android:id="@+id/bt_sender" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="发送(S)" /> </LinearLayout> </LinearLayout>
7、拓展
7.1 TCP/UDP区别
- TCP有连接;UDP无连接
- TCP面向连接;UDP面向数据
- TCP关心返回数据;UDP一次性,发出即结束
- TCP数据传输可靠(超时重发机制;所占资源多);UDP则相对不可靠(所占资源少)
7.2 HTTP/HTTPS区别
- https协议需要到ca申请证书,一般免费证书很少,需要交费。
- http是超文本传输协议,信息是明文传输,https 则是具有安全性的ssl加密传输协议。
- http和https使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443。
- http的连接很简单,是无状态的;HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比http协议安全。
7.3 长连接/短连接区别
- 长连接: 指在一个TCP连接上可以连续发送多个数据包,在TCP连接保持期间,如果没有数据包发送,需要双方发检测包以维持此连接;一般需要自己做在线维持。
- 短连接: 指通信双方有数据交互时,就建立一个TCP连接,数据发送完成后,则断开此TCP连接;一般银行都使用短连接。它的优点是:管理起来比较简单,存在的连接都是有用的连接,不需要额外的控制手段
比如http的,只是连接、请求、关闭,过程时间较短,服务器若是一段时间内没有收到请求即可关闭连接。其实长连接是相对于通常的短连接而说的,也就是长时间保持客户端与服务端的连接状态。
长连接与短连接的操作过程
- 通常的短连接操作步骤是:连接→数据传输→关闭连接;
- 而长连接通常就是:连接→数据传输→保持连接(心跳)→数据传输→保持连接(心跳)→……→关闭连接;
这就要求长连接在没有数据通信时,定时发送数据包(心跳),以维持连接状态,短连接在没有数据传输时直接关闭就行了
什么时候用长连接,短连接?
长连接多用于操作频繁,点对点的通讯,而且连接数不能太多情况。每个TCP连接都需要三步握手,这需要时间,如果每个操作都是先连接,再操作的话那么处理速度会降低很多,所以每个操作完后都不断开,下次次处理时直接发送数据包就OK了,不用建立TCP连接。
例如:数据库的连接用长连接,如果用短连接频繁的通信会造成socket错误,而且频繁的socket 创建也是对资源的浪费。
http://jingyan.baidu.com/article/08b6a591e07ecc14a80922f1.html
http://blog.csdn.net/maoxiao1229/article/details/22886337
http://blog.csdn.net/zeng622peng/article/details/5546384
http://blog.csdn.net/lanhuzi9999/article/details/32713815
http://blog.chinaunix.net/uid-26000296-id-3758651.html
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