http和tcp协议及java编程解读

2022-02-16 01:05:48

应用层：HTTP协议（基于传输层的TCP协议，主要解决如何包装数据）
传输层： TCP协议（基于网络层的IP协议）、TPC/IP协议（主要解决数据如何在网络中传输）
网络层： IP 协议

socket则是对TCP/IP协议的封装和应用（程序员层面上），Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API，它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议，实际上，Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。

Socket编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。所以说，Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。

关于TCP /IP和HTTP协议的关系，网络有一段比较容易理解的介绍： “我们在传输数据时，可以只使用（传输层）TCP/IP协议，但是那样的话，如果没有应用层，便无法识别数据内容，如果想要使传输的数据有意义，则必须使用到应用层协议，应用层协议有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP协议作应用层协议，以封装 HTTP 文本信息，然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。”

网络有一段关于socket和TCP/IP协议关系的说法比较容易理解： “TCP/IP只是一个协议栈，就像操作系统的运行机制一样，必须要具体实现，同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口，比如win32编程接口一样，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口。”

1、TCP连接

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。

建立一个TCP连接需要经过“三次握手”，具体如下：
第一次握手：客户端发送请求包到服务器，等待服务器确认
第二次握手：服务器响应客户端请求，同时也发送一个回应包给客户端
第三次握手：客户端收到服务器的回应包后，向服务器发送确认包

握手过程中传送的包里，不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务端才正式的开始传递数据。
TCP一旦连接起来，在客户端和服务端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，服务器和客户端都可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”

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）

2、HTTP连接

HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol )，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。

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”。

1）在HTTP 1.0中，客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接，在处理完本次请求后，就自动释放连接。

2）在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求，并且多个请求可以重叠进行，不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。

由于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接，因此HTTP连接是一种“短连接”，要保持客户端程序的在线状态，需要不断地向服务器发起连接请求。通常的做法是即时不需要获得任何数据，客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求，服务器在收到该请求后对客户端进行回复，表明知道客户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求，则认为客户端“下线”，若客户端长时间无法收到服务器的回复，则认为网络已经断开。

3、SOCKET原理

Socket是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。
3.1套接字（socket）概念

套接字（socket）是通信的基石，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，远地主机的IP地址，远地进程的协议端口。

应用层通过传输层进行数据通信时，TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

3.2 建立socket连接
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。

4、SOCKET连接与TCP连接

创建Socket连接时，可以指定使用的传输层协议，Socket可以支持不同的传输层协议（TCP或UDP），当使用TCP协议进行连接时，该Socket连接就是一个TCP连接。

5、Socket连接与HTTP连接

由于通常情况下Socket连接就是TCP连接，因此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。但在实际网络应用中，客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连，因此需要通过轮询告诉网络，该连接处于活跃状态。

而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式，不仅在请求时需要先建立连接，而且需要客户端向服务器发出请求后，服务器端才能回复数据。

很多情况下，需要服务器端主动向客户端推送数据，保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接，服务器就可以直接将数据传送给客户端；若双方建立的是HTTP连接，则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端，因此，客户端定时向服务器端发送连接请求，不仅可以保持在线，同时也是在“询问”服务器是否有新的数据，如果有就将数据传给客户端。

通常即时性强的应用，用socket来通信。

Android的网络编程分为2种：基于socket的，和基于http协议的。
一、基于socket的用法
　　服务器端：
　　先启动一个服务器端的socket ServerSocket svr = new ServerSocket(8989);
　　开始侦听请求　　　　　　　　　Socket s = svr.accept();
　　取得输入和输出　　　　　　　　DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
　　　　　　　　　　　　　　　　　DataOutputStream dos = new DataOutputStream(s.getOutputStream());
　　Socket 的交互通过流来完成，即是说传送的字节流，因此任何文件都可以在上面传送。谁打开的记得要关上。
　　用DataInputStream/DataOutputStream来进行包装是因为我们想要他们对基本数据类型的读写功能readInt(),writeInt(),readUTF(),writeUTF()等等。
　　客户端：
　　发起一个socket连接　　　　　　Socket s = new Socket("192.168.1.200",8989);
　　取得输入和输出　　　　　　　　DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
　　　　　　　　　　　　　　　　　DataOutputStream dos = new DataOutputStream(s.getOutputStream());
　　之后就可以相互通信了。谁打开的记得要关上。
二、基于Http协议

Android中提供的HttpURLConnection和HttpClient接口可以用来开发HTTP程序。

1. HttpURLConnection接口
首先需要明确的是，Http通信中的POST和GET请求方式的不同。GET可以获得静态页面，也可以把参数放在URL字符串后面，传递给服务器。而POST方法的参数是放在Http请求中。因此，在编程之前，应当首先明确使用的请求方法，然后再根据所使用的方式选择相应的编程方式。
HttpURLConnection是继承于URLConnection类，二者都是抽象类。其对象主要通过URL的openConnection方法获得。创建方法如下代码所示：
Java代码
URL url = new URL("http://www.51cto.com/index.jsp?par=123456");
HttpURLConnection urlConn=(HttpURLConnection)url.openConnection();
通过以下方法可以对请求的属性进行一些设置，如下所示
Java代码
//设置输入和输出流
urlConn.setDoOutput(true);
urlConn.setDoInput(true);
//设置请求方式为POST
urlConn.setRequestMethod("POST");
//POST请求不能使用缓存
urlConn.setUseCaches(false);
//关闭连接
urlConn.disConnection();
Manifest文件中权限的设定：
Xml代码
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />

HttpURLConnection默认使用GET方式，例如下面代码所示：
Java代码
//以Get方式上传参数
public class Activity03 extends Activity
{
private final String DEBUG_TAG = "Activity03";

@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.http);
TextView mTextView = (TextView)this.findViewById(R.id.TextView_HTTP);
//http地址"?par=abcdefg"是我们上传的参数
String httpUrl = "http://192.168.1.110:8080/httpget.jsp?par=abcdefg";
//获得的数据
String resultData = "";
URL url = null;
try
{
//构造一个URL对象
url = new URL(httpUrl);
}
catch (MalformedURLException e)
{
Log.e(DEBUG_TAG, "MalformedURLException");
}
if (url != null)
{
try
{
// 使用HttpURLConnection打开连接
HttpURLConnection urlConn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
//得到读取的内容(流)
InputStreamReader in = new InputStreamReader(urlConn.getInputStream());
// 为输出创建BufferedReader
BufferedReader buffer = new BufferedReader(in);
String inputLine = null;
//使用循环来读取获得的数据
while (((inputLine = buffer.readLine()) != null))
{
//我们在每一行后面加上一个"\n"来换行
resultData += inputLine + "\n";
}
//关闭InputStreamReader
in.close();
//关闭http连接
urlConn.disconnect();
//设置显示取得的内容
if ( resultData != null )
{
mTextView.setText(resultData);
}
else
{
mTextView.setText("读取的内容为NULL");
}
}
catch (IOException e)
{
Log.e(DEBUG_TAG, "IOException");
}
}
else
{
Log.e(DEBUG_TAG, "Url NULL");
}
}
如果需要使用POST方式，则需要setRequestMethod设置。代码如下：
Java代码
//以post方式上传参数
public class Activity04 extends Activity
{
private final String DEBUG_TAG = "Activity04";

@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.http);

TextView mTextView = (TextView)this.findViewById(R.id.TextView_HTTP);
//http地址"?par=abcdefg"是我们上传的参数
String httpUrl = "http://192.168.1.110:8080/httpget.jsp";
//获得的数据
String resultData = "";
URL url = null;
try
{
//构造一个URL对象
url = new URL(httpUrl);
}
catch (MalformedURLException e)
{
Log.e(DEBUG_TAG, "MalformedURLException");
}
if (url != null)
{
try
{
// 使用HttpURLConnection打开连接
HttpURLConnection urlConn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
//因为这个是post请求,设立需要设置为true
urlConn.setDoOutput(true);
urlConn.setDoInput(true);
// 设置以POST方式
urlConn.setRequestMethod("POST");
// Post 请求不能使用缓存
urlConn.setUseCaches(false);
urlConn.setInstanceFollowRedirects(true);
// 配置本次连接的Content-type，配置为application/x-www-form-urlencoded的
urlConn.setRequestProperty("Content-Type","application/x-www-form-urlencoded");
// 连接，从postUrl.openConnection()至此的配置必须要在connect之前完成，
// 要注意的是connection.getOutputStream会隐含的进行connect。
urlConn.connect();
//DataOutputStream流
DataOutputStream out = new DataOutputStream(urlConn.getOutputStream());
//要上传的参数
String content = "par=" + URLEncoder.encode("ABCDEFG", "gb2312");
//将要上传的内容写入流中
out.writeBytes(content);
//刷新、关闭
out.flush();
out.close();
//获取数据
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(urlConn.getInputStream()));
String inputLine = null;
//使用循环来读取获得的数据
while (((inputLine = reader.readLine()) != null))
{
//我们在每一行后面加上一个"\n"来换行
resultData += inputLine + "\n";
}
reader.close();
//关闭http连接
urlConn.disconnect();
//设置显示取得的内容
if ( resultData != null )
{
mTextView.setText(resultData);
}
else
{
mTextView.setText("读取的内容为NULL");
}
}
catch (IOException e)
{
Log.e(DEBUG_TAG, "IOException");
}
}
else
{
Log.e(DEBUG_TAG, "Url NULL");
}
}
}
2. HttpClient接口
使用Apache提供的HttpClient接口同样可以进行HTTP操作。
对于GET和POST请求方法的操作有所不同。GET方法的操作代码示例如下：
Java代码
public class Activity02 extends Activity
{

@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.http);
TextView mTextView = (TextView) this.findViewById(R.id.TextView_HTTP);
// http地址
String httpUrl = "http://192.168.1.110:8080/httpget.jsp?par=HttpClient_android_Get";
//HttpGet连接对象
HttpGet httpRequest = new HttpGet(httpUrl);
try
{
//取得HttpClient对象
HttpClient httpclient = new DefaultHttpClient();
//请求HttpClient，取得HttpResponse
HttpResponse httpResponse = httpclient.execute(httpRequest);
//请求成功
if (httpResponse.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK)
{
//取得返回的字符串
String strResult = EntityUtils.toString(httpResponse.getEntity());
mTextView.setText(strResult);
}
else
{
mTextView.setText("请求错误!");
}
}
catch (ClientProtocolException e)
{
mTextView.setText(e.getMessage().toString());
}
catch (IOException e)
{
mTextView.setText(e.getMessage().toString());
}
catch (Exception e)
{
mTextView.setText(e.getMessage().toString());
}
}
}
使用POST方法进行参数传递时，需要使用NameValuePair来保存要传递的参数，另外，还需要设置所使用的字符集。代码如下所示：
Java代码
public class Activity03 extends Activity
{

@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.http);
TextView mTextView = (TextView) this.findViewById(R.id.TextView_HTTP);
// http地址
String httpUrl = "http://192.168.1.110:8080/httpget.jsp";
//HttpPost连接对象
HttpPost httpRequest = new HttpPost(httpUrl);
//使用NameValuePair来保存要传递的Post参数
List<NameValuePair> params = new ArrayList<NameValuePair>();
//添加要传递的参数
params.add(new BasicNameValuePair("par", "HttpClient_android_Post"));
try
{
//设置字符集
HttpEntity httpentity = new UrlEncodedFormEntity(params, "gb2312");
//请求httpRequest
httpRequest.setEntity(httpentity);
//取得默认的HttpClient
HttpClient httpclient = new DefaultHttpClient();
//取得HttpResponse
HttpResponse httpResponse = httpclient.execute(httpRequest);
//HttpStatus.SC_OK表示连接成功
if (httpResponse.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK)
{
//取得返回的字符串
String strResult = EntityUtils.toString(httpResponse.getEntity());
mTextView.setText(strResult);
}
else
{
mTextView.setText("请求错误!");
}
}
catch (ClientProtocolException e)
{
mTextView.setText(e.getMessage().toString());
}
catch (IOException e)
{
mTextView.setText(e.getMessage().toString());
}
catch (Exception e)
{
mTextView.setText(e.getMessage().toString());
}
}
}
HttpClient实际上是对Java提供方法的一些封装，在HttpURLConnection中的输入输出流操作，在这个接口中被统一封装成了HttpPost(HttpGet)和HttpResponse，这样，就减少了操作的繁琐性。
另外，在使用POST方式进行传输时，需要进行字符编码。

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