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Java网络编程之传输控制协议

传输控制协议是一种基于流的网络通讯方法，它与其它的任何协议都有很大 的不同。本文讨论TCP流以及在Java中怎样操作它。

一、概述

TCP提供的网络通讯接口与用户数据报协议（UDP）截然不同。TCP的特性使网 络编程很具魅力，而且它删除了UDP的很多干扰部分（例如数据包的排序和丢失 ），简化了网络通讯。UDP关心的是数据包的传输，而TCP关注的是建立网络连接 ，并在网络连接中发送和接收字节流。

数据包可以通过网络用多种方法发送，并且它们到达的时间可能不同。这有 利于性能的提高和程序的健壮性，因为单个包的丢失不一定干扰其它包的传输。 但是，这样的系统使程序员必须作更多的工作，他们必须保证数据的送达 （delivery）。TCP通过对发送和次序的保证消除了这些额外的工作，为客户端 和支持两路（two-way）通讯的服务器之间提供了可靠的字节通讯流。它在两台 计算机之间建立了"虚拟连接"，可以通过虚拟连接发送数据流。

图1：TCP建立虚拟连接传输数据

TCP使用更低层的（lower-level）的IP通讯协议在两台计算机之间建立连接 。这种连接提供了一个允许字节流发送和接收的接口，并且采用透明的方式把数 据转换为IP数据报。数据报（datagram）的问题之一是不能保证数据包到达目的 地。TCP解决了这个问题，它提供了有保证的数据字节的送达。当然，网络错误 影响了送达也是可能的，但是TCP通过类似重新发送数据包解决了这种实现的问 题，并且只在情况很严重（例如没有到网络主机的路由或连接丢失了）的时候才 提醒程序员。

两台计算机之间的虚拟连接表现为套接字（socket）。套接字允许数据的发 送和接收，但是UDP套接字和TCP套接字之间有本质的区别。首先TCP套接字连接 到单个计算机，然而UDP套接字可以向多台计算机传输或接收数据；其次，UDP套 接字只能发送和接收数据包，然而TCP允许通过字节流的数据传输（表现为输入 流（InputStream）和输出流（OutputStream））。为了在网络上传输，它们被 转换为数据包，不需要程序员干涉（如图2所示）。

图2：TCP把数据流处理为协议的命令，但是 为在网络上传输把流转换为IP数据报

1、UDP（用户数据报协议）上的TCP 的优点

⑴自动化地错误控制

TCP流上的数据传输比通过UDP的信息 包的传输更可靠。在TCP下层，通过虚拟连接发送的数据包括一个检查机制以确 保它们没有被破坏（与UDP类似）。但是，TCP保证了数据的送达--在传输过程中 丢失的数据包将被重新传输。

你也许想知道这是如何实现的--实际上， IP和UDP不保证送达，当数据包丢失的时候它们也不会发出任何警告。在TCP使用 数据包发送了某个数据集合的时候就会启动一个计时器。在UDP中，我们使用 DatagramSocket.setSoTimeout为receive()操作启动一个计时器。在TCP中，如 果接收者发送一个肯定的应答就禁止计时器，但是如果在超时前还没有收到肯定 的应答，数据包就被重新传输。这意味着写入某个TCP套接字的任何数据将到达 另一方而不需要程序员的进一步干涉（除非发生大的事故造成整个网络瘫痪）。 错误控制的代码都由TCP处理了。

⑵可靠性

因为在TCP连接中有多 方参与的两台计算机之间发送的数据通过IP数据报传输，数据包到达的次序可能 经常出现不同。这可能需要使用一个循环从TCP套接字读取信息，因为字节流的 次序可能被打乱并且频繁遇到不可靠的问题。幸运的是，次序等问题已经被TCP 处理好了--每一个数据包都包含一个用于排序的序列号。后发送、先到达的数据 包将保持在一个队列中，直到排好次序的数据可以使用为止。接着数据就可以通 过套接字的接口传递到应用程序中。

⑶易于使用

尽管把信息存储 为数据包的确没有超越程序员的范围，但这不

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