【黑马程序员】网络通信机制和Socket的简单了解

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在我们的电脑上，一般都会装有QQ、YY、或网络游戏等需要通过联网实现其功能的程序，那么计算机是如何通过网络来联系其它设备上的程序呢？先看下图：

如图所示：假设有3台计算机通过网络互相联接，每个计算机都被分配有一个IP地址，计算机之间可以通过IP地址实现互相访问。如果计算机1想访问计算机3，就必须先通过计算机3的IP地址（192.168.1.3）找到计算机3，这样才能实现访问。现在计算机1和计算机3都有一个QQ应用程序，此时计算机1通过QQ给计算机3发送消息，这条消息附带有IP地址和端口号（192.168.1.3:101），它通过计算机3的IP地址传到计算机3里面。可是计算机3又正在运行一个YY应用程序，那么计算机3该把接收到的信息传给谁呢？事实上，我们会给每个应用程序绑定一个端口。当计算机上的网卡接收到网络传来的消息的时候，它会向每个应用程序发送这条消息，只有端口号匹配的程序才会接收这条消息。

Socket的英文原义是“孔”或“插座”，作为进程通信机制，取后一种意思，通常也称为“套接字”。Socket用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，说白了其实就是让两个程序通信用的。Socket非常类似于电话插座，以一个电话网为例。电话的通话双方相当于两个相互通信的程序，电话号码就是IP地址。任何用户在通话之前，首先要占有一部电话机，相当于申请一个Socket；同时要知道对方的号码，相当于对方有一个固定的Socket；然后向对方拨号呼叫，相当于发出连接请求；对方假如在场并且空闲，那他就会拿起话筒开始通话，相当于连接成功；双方通话的过程，是一方向电话机发出信号，对方从电话机接收信号的过程，相当于用Socket发送数据和用Socket接收数据；通话完毕后，一方挂掉电话，相当于关闭Socket，撤消连接。

Socket本身并不能和外界通信，它只是调用系统的套接字来和外界通信。在Internet上有很多个这样的主机，这些主机一般运行的很多服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上。不同的端口对应于不同的服务（应用程序）。例如：http使用80商品，ftp使用21端口，smtp使用23端口等。

Socket有两种类型，第一种是流式Socket（Stream），它是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用，安全性好，但效率低。第二种数据报式Socket（DataGram），它是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用，不安全（易丢失、顺序混乱、在接收端在分析重排及要求重发），但效率高。

Socket的一般应用模式是服务器端和客户端。服务端会有一个Socket负责监听是否有客户端的连接消息，然后客户端也有一个Socket，它连接服务端指定端口，负责接收和发送服务端的消息。如果服务端负责监听的Socket监听到有客户端发来连接请求，那么它就会创建一个新的连接Socket，专门负责和客户端通信。通过以上Socket的工作流程，我们可以发现Socketz应用模式的以下几个特点。

服务器端的Socket至少需要两个：其中一个负责接收客户端的连接请求，但不负责与客户端通信。当服务器端每成功接收到一个客户端的连接请求时，它都会在服务器端产生一个对应的Socket，负责和客户端通信。而客户端会通过创建一个Socket对象来初始化一个服务器端的TCP连接，连接Socket必须指定将要连接的服务器端的地址和端口。

如下图为Socket的通讯过程：

套接字的使用分为两种模式：阻塞模式和非阻塞模式。阻塞模式也称为同步模式，在这种模式下，Socket操作直到全部操作完成后才返回。也就是当接收消息时，它需要阻塞当前所在的线程，直到监听到有消息传送完毕，当前线程才会响应。在BSD UNIX中，套接字是以阻塞模式执行的，这对以命令行方式执行的UNIX程序来说不是问题，但阻塞模式不太适合于Windows下的消息驱动体系，所以Windows为所有函数提供了非阻塞模式的版本，非阻塞模式又称为异步模式。异步模式就是创建另外一个线程来监听消息。一般来说，Socket接口推荐使用非阻塞模式进行通信编程，仅在绝对有必要的情况下才采用阻塞方式进行通信编程。

Socket类为网络通信提供了一套丰富的方法和属性。所要求的命名空间为System.Net.Sockets。一个Socket实例包含了一相本地或者一个远程端点的套接字信息。Socket类的构造函数为：

public Socket(AddressFamily addressFamily, SocketType socketType, ProtocolType protocolType);

其中AddressFamily为网络类型，指定Socket使用的寻址方案，例如，AddressFamily.InterNetwork表明为IPv4的地址；SocketType指定Socket类型，例如，SocketType.Stream表明连接是基于流套接字的，而SocketType.Dgram表示连接是基于数据报套接字的；ProtocolType是指定Socket使用的协议，例如ProtocolType.Tcp表示连接协议是Tcp协议，而ProtocolType.Udp则表明连接协议是UDP协议。

Socket构造函数的3个参数中，对于网络上的IP通信来说，AddressFamily总是使用AddressFamily.InterNetwork枚举值。而SocketType参数则与ProtocolType参数配合使用，不允许其它的匹配形式，也不允许混淆匹配。下表列出了可用于IP通信的匹配组合：SocketTypeProtocolType说明DgramUdp无连接通信StreamTcp面向连接通信RawIcmpInternet控制报文协议RawRaw简单IP包通信

套接字创建后，就可以用Socket提供的一些属性方便地设置或检索信息。

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