定义(Unofficial)
Socket是实现“open-read/write-close”的一种模式实现网络通信
Scoket的基本操作
Socket()
Socket.Scokett(AddressFamily addressFramily , SocketType socketType, ProtocolType protocolType)
AddressFramily
:协议族。常用的协议族有InterNatwork
、InterNatworkV6
等。协议族规定了socket的地址类型,如InterNatwork
规定使用IPv4地址+端口号组合。SocketType
:指定socket的地址类型。常用的类型有STREAM、DGRAM、RAW。ProtocolType
:指定协议。常用的协议有TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。
:::warning
上述SocketType和ProtocolType非随意组合,存在一定的规定格式。当ProtocolType=0时(即类型为ProtocolType.Unspecified)时,会自动选择SocketType
相对应的默认协议类型。
:::
Bind()
当我们调用Socket
创建一个Socket时,返回的Socket描述字存在于addressFramily空间中,没有一个具体地址。若要给它赋值一个地址,就需要使用Bind(),否则在调用Connect()、Listen()时系统会自动分配随机端口。
通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址(如IP地址+端口号),用于提供服务,客户就可以通过它来接连服务器;而客户端就不用指定,有系统自动分配自身的IP地址和一个端口号组合。这就是为什么通常服务器端在Listen之前会调用bind(),而客户端就不会调用,而是在Connect()时由系统随机生成一个。
网络字节序与主机字节序
主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式:不同的CPU有不同的字节序类型,这些字节序是指整数在内存中保存的顺序,这个叫做主机序。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下:
a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端,高位字节排放在内存的高地址端。 b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端,低位字节排放在内存的高地址端。
网络字节序:4个字节的32 bit值以下面的次序传输:首先是0~7bit,其次8~15bit,然后16~23bit,最后是24~31bit。这种传输次序称作大端字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序,因此它又称作网络字节序。字节序,顾名思义字节的顺序,就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序,一个字节的数据没有顺序的问题了。
综上: 在将一个地址绑定到socket的时候,请先将主机字节序转换成为网络字节序,而不要假定主机字节序跟网络字节序一样使用的是Big-Endian。由于 这个问题曾引发过血案!公司项目代码中由于存在这个问题,导致了很多莫名其妙的问题,所以请谨记对主机字节序不要做任何假定,务必将其转化为网络字节序再 赋给socket。
Listen()、Connect()函数
如果作为一个服务器,在调用socket()、bind()之后就会调用Listen()来监听这个socket,如果客户端这时调用Connect()发出连接请求,服务器端就会接收到这个请求。
Socket.Listen(int backlog)
Socket.Connect(EndPoint remote EP)
Listen函数的参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的,Listen函数将socket变为被动类型的,等待客户的连接请求。
Connect函数的参数为服务器的socket地址。客户端通过调用Connect函数来建立与TCP服务器的连接。
accept()函数
TCP服务器端依次调用socket()、Bind()、Listen()之后,就会监听指定的socket地址了。
TCP客户端依次调用socket()、Connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后,就会调用accept()函数取接收请求,这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了,即类同于普通文件的读写I/O操作。
accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字,第二个参数为指向struct sockaddr *的指针,用于返回客户端的协议地址,第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功,那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字,代表与返回客户的TCP连接。
注意:accept的第一个参数为服务器的socket描述字,是服务器开始调用socket()函数生成的,称为监听socket描述字;而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字,它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字,当服务器完成了对某个客户的服务,相应的已连接socket描述字就被关闭。
read()、write()等函数
万事具备只欠东风,至此服务器与客户已经建立好连接了。可以调用网络I/O进行读写操作了,即实现了网咯中不同进程之间的通信!网络I/O操作有下面几组:
- read()/write()
- recv()/send()
- readv()/writev()
- recvmsg()/sendmsg()
- recvfrom()/sendto()
read函数是负责从fd中读取内容。
当读成功时,read返回实际所读的字节数,如果返回的值是0表示已经读到文件的结束了,小于0表示出现了错误。如果错误为EINTR说明读是由中断引起的,如果是ECONNREST表示网络连接出了问题。
write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd。成功时返回写的字节数。失败时返回-1,并设置errno变量。
在网络程序中,当我们向套接字文件描述符写时有俩种可能。
1)write的返回值大于0,表示写了部分或者是 全部的数据。
2)返回的值小于0,此时出现了错误。我们要根据错误类型来处理。如果错误为EINTR表示在写的时候出现了中断错误。如果为EPIPE表示 网络连接出现了问题(对方已经关闭了连接)。
close()函数
在服务器与客户端建立连接之后,会进行一些读写操作,完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字,好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。
close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为以关闭,然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用,也就是说不能再作为read或write的第一个参数。
注意:close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1,只有当引用计数为0的时候,才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。
Socket类的常用方法
方法 | 说明 |
---|---|
Bind | 使Socket与一个本地终结点相关联 |
Listen | 将Socket置于侦听状态 |
Accept | 为新建连接创建新的Socket |
Connect | 建立与远程主机的连接 |
Send | 将数据发送到连接的Socket |
Receive | 接收来自绑定的Socket的数据 |
Close | 关闭Socket连接并释放所有关联的资源 |
Shutdown | 禁用某Socket上的发送和接收功能 |
DisConnect | 关闭套接字连接并允许重用套接字 |
Begin Accept | 开始一个异步操作来接受一个传人的连接尝试 |
End Accept | 异步接受传人的连接尝试 |
Begin Connect | 开始一个对远程主机连接的异步请求 |
End Connect | 结束挂起的异步连接请求 |
Begin DisConnect | 开始异步请求从远程终结点断开连接 |
End DisConnect | 结束挂起的异步断开连接请求 |
Begin Receive | 开始从连接的Socket中异步接收数据 |
End Receive | 将数据异步发送到连接的Socket |
Begin Send | 开始异步发送数据 |
End Send | 结束挂起的异步发送 |
Get Socket Option | 返回Socket选项的值 |
Set Socket Option | 设置Socket选项 |
Poll | 确定Socket的状态 |
Select | 确定一个或多个套接字的状态 |
Socket类的常用属性
属性 | 说明 |
---|---|
Address Family | 获取Socket的地址族 |
Available | 获取已经从网络接收且可供读取的数据量 |
Blocking | 获取或设置一个值, 该值指示Socket是否处于阻止模式 |
Connected | 获取一个值, 该值指示Socket是否连接 |
Is Bound | 指示Socket是否绑定到特定的本地端口 |
OS Supports IPv 6 | 指示操作系统和网络适配器是否支持IPv6 |
Protocol Type | 获取Socket的协议类型 |
Send BufferSize | 指定Socket发送缓冲区的大小 |
Send Timeout | 发送数据(Send) 的超时时间 |
Receive BufferSize | 指定Socket接收缓冲区的大小 |
Receive Timeout | 接收数据(Receive) 的超时时间 |
Ttl | 指定Socket发送的Internet协议(IP) 数据包的生存时间(TTL) |