前言

开篇之前让我们先来一起回顾下关于网络通信的一些基础知识。

TCP/IP协议是什么

（transfer control protocol/internet protocol传输控制协议/网际协议）

我们先从宏观上来看两台机器是如何进行通信的：两台主机进行通信，需要知道双方电脑的地址，也就是IP地址，知道了地址之后，我们还需要知道发送到目的电脑的哪个软件，一般使用端口来标记。这样两台电脑连接成功之后就可以传递数据了。

关于目的地如何规定，要发送的数据如何包装，放到哪里等等这些问题，这中间就需要有各种协议，协议也是一种规范，使用该协议的人一起遵守这个规范，这样符合这种规范的各个设备之间就能够进行兼容性的通信了。

最为广泛的协议就是OSI协议和TCP/IP协议，但是因为OSI协议较为繁琐，并未受广大用户所喜爱，反而TCP/IP协议简单明了，得到了广泛的应用。

TCP/IP协议准确的来说是一组协议，是很多协议的集合，这些协议分别作用在网络通信的各个层级，共同组成一个整体的通信规范。
比如：传输层的TCP和UDP协议，用来建立端到端的连接。
网络层的IP协议，用来寻址和路由。

IP地址和端口

IP地址：用来唯一的标记计算机的位置，端口号用来标记一台电脑中的不同的应用程序。
其中IP地址的格式是32位的二进制，如192.168.0.0.1等等，
端口号范围是0~65536，其中0 ~1023是系统专用端口，例如HTTP超文本传输协议的默认端口即为：80端口，FTP文件传输协议默认端口为21。

Socket套接字

IP地址和端口号共同组成了我们的Socket，也就是套接字， Socket只是一个API，原理如下：
通信两端都有Socket，网络通信其实就是Socket通信，数据在两个Socket之间通过IO传输。
单独的Socket是没有任何作用的，基于一定的协议，比如TCP，UDP协议，才能使得数据畅通传输。

TCP与UDP的区别与使用场景

TCP：对于TCP的数据传输而言，传输数据之前要进行三次握手建立稳定的连接。建立连接通道后，数据包会在这个通道中以字节流的形式进行数据传输。由于建立稳定连接之后才开始传输数据，而同时还是以字节流的形式发送数据，所以发送数据的速度较慢，但是不会造成数据包丢失，即使数据包丢失了，会进行数据重发，同时，如果收到的数据包顺序错乱，会进行排序纠正。
连接的建立是需要3次握手的，而释放则需要4次挥手，所以说每个连接的建立都是需要资源消耗和时间消耗的，因此会有点慢。
总结下来就是：面向连接，数据可靠，速度慢，有序的。
适用于需要稳定安全的传输数据的场景，例如开发交易类，支付类的软件时，都需要基于TCP协议的Socket连接进行安全可靠的数据传输。

UDP：对于UDP的数据传输而言，UDP不会去建立连接，它不管目的地是否存在，直接将数据发送给目的地，同时不会过问发送的数据是否丢失，到达的数据是否顺序错乱，如果你要处理这些问题的话，需要自己在应用层自行处理。
总结下来就是：不面向连接，数据不可靠，速度快，无序。
适用于需要实时性较高不较为关注数据结果的场景，例如打电话，视频会议，广播等。

基于TCP协议的长连接和短连接

长连接: 指在一个TCP连接上可以连续发送多个数据包，在TCP连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发检测包以维持此连接（心跳保持）， 一般需要自己做在线维持。
因为服务器若是一段时间内没有收到客户端请求会自动关闭连接，这就要求长连接在没有数据通信时，定时发送数据包(心跳)，以维持连接状态，短连接在没有数据传输时直接关闭就行了。

短连接: 指通信双方有数据交互时，就建立一个TCP连接，数据发送完成后，则断开此TCP连接;一般银行都使用短连接。
它的优点是：管理起来比较简单，存在的连接都是有用的连接，不需要额外的控制手段

心跳包机制

心跳包之所以叫心跳包是因为：它像心跳一样每隔固定时间发一次，以此来告诉服务器，这个客户端还活着。事实上这是为了保持长连接，至于这个包的内容，是没有什么特别规定的，不过一般都是很小的包，或者只包含包头的一个空包。
在TCP的机制里面，本身是存在有心跳包的机制的，也就是TCP的选项：SO_KEEPALIVE。系统默认是设置的2小时的心跳频率。但是它检查不到机器断电、网线拔出、防火墙这些断线。而且逻辑层处理断线可能也不是那么好处理。一般，如果只是用于保活还是可以的。
心跳包一般来说都是在逻辑层发送空的echo包来实现的。下一个定时器，在一定时间间隔下发送一个空包给客户端，然后客户端反馈一个同样的空包回来，服务器如果在一定时间内收不到客户端发送过来的反馈包，那就只有认定说掉线了。
总的来说，心跳包主要也就是用于长连接的保活和断线处理。一般的应用下，判定时间在30-40秒比较不错。如果实在要求高，那就在6-9秒。

心跳检测步骤：
1 客户端每隔一个时间间隔发生一个探测包给服务器
2 客户端发包时启动一个超时定时器
3 服务器端接收到检测包，应该回应一个包
4 如果客户机收到服务器的应答包，则说明服务器正常，删除超时定时器
5 如果客户端的超时定时器超时，依然没有收到应答包，则说明服务器挂了。