socket系列之用戶端socket——Socket類，socket系列用戶端

socket系列之用戶端socket——Socket類，socket系列用戶端
假設TCP通訊端伺服器端已經建立好並正在監聽用戶端的串連了，那麼用戶端就可以通過Socket類來發起串連。用戶端發起一個串連請求後，就被動地在等待伺服器的響應。這個類同樣位於java.net包中，包含很多方法用於建立串連，操作資料流等。用戶端按以下幾步進行工作：
① 建立一個Socket執行個體，建構函式直接指定遠程伺服器IP跟連接埠，建立一個TCP串連。
② 通過這個Socket執行個體的輸入輸出資料流進行通訊，Socket執行個體都包含一個InputStream對象和OutputStream對象，通過操作這些流就可以實現接收發送資料。
③ 完成通訊後，用Socket執行個體的close()方法關閉串連。
上面瞭解了應用程式層java的工作方式，接著有必要深入研究socket從應用程式層到系統底層是怎麼工作的，應用程式層的這些操作在系統底層是怎麼反應的。2-3-2-3所示，以虛線為分界線，上層位應用程式層，下層為系統底層。整個工作流程可以分為以下幾步：
（1） 首先確定要進行通訊的目標，包括目標IP和目標連接埠。
（2） 根據目標IP跟連接埠，在Java應用程式層建立一個Socket執行個體。
（3） 阻塞等待，準備進行系統底層相關工作。
（4） 建立socket底層資料結構，socket初始狀態為關閉。
（5） 向這個socket填入本地、遠端地址跟連接埠，並向遠程伺服器發送串連請求，此時socket的狀態為正在串連。
（6） 跟遠程伺服器完成3次握手後，就完成了串連的建立，此時的socket狀態為串連建立完成。
（7） 完成應用程式層上的socket執行個體化，接下去可以對這個socket進行操作，以實現通訊。
 
圖2-3-2-3 Socket底層工作原理


實際的通訊中，用戶端socket中雖然沒有明顯指定用哪個本地連接埠號碼，但其實系統會隨機（一般大於1023）分配一個連接埠號碼，所以每次通訊使用的本地連接埠號碼一般是不同的。另外，由於訊息在網路中傳輸可能延遲，而如果關閉伺服器用戶端socket串連後，又產生同樣地址的伺服器跟用戶端socket，這時在網路中延遲的舊訊息會被誤以為是新串連的訊息發送給新的socket串連，導致錯誤。所以要TCP規範要求兩端都完成關閉握手後，至少要有一個通訊端保持一段時間Time-Wait狀態。一般用戶端的socket完成通訊後會變為Time-Wait狀態，並保持一段時間。在此期間，不允許socket使用這個本地連接埠號碼，應用程式層Java如果試圖用該連接埠號碼建立一個新的socket執行個體，將拋出IOException異常。