目录

1、Java.net包

1. Socket通信相关类

2. URL和URI处理类

3. 网络地址和主机名解析类

4. 代理和认证相关类

5. 网络缓存和Cookie管理类

6. 其他网络相关工具类

2、什么是socket？

3、JDK中socket核心Api

4、核心源码

1、核心方法

2、本地方法

3、linux是怎么处理链接的？

5、demo验证

建立连接

发送数据

断开连接

1、Java.net包

java.net包提供了一组用于网络编程的类，支持开发网络应用程序和处理网络通信。java.net包可以大致分为六个部分：

1. Socket通信相关类

这些类用于实现基于 TCP 和 UDP 协议的网络通信。

• Socket：实现客户端的 TCP 套接字，允许程序与远程主机建立连接并传输数据。
• ServerSocket：实现服务器的 TCP 套接字，用于监听客户端连接并接受连接请求。
• DatagramSocket：用于 UDP 套接字通信，通过不可靠的无连接数据报协议传输数据。
• MulticastSocket：扩展了 DatagramSocket，用于支持多播组通信，允许数据发送到多个接收者。
• SocketAddress：表示一个套接字地址，通常用于绑定到特定 IP 地址和端口。
• InetSocketAddress：表示 IP 地址和端口的组合，继承自SocketAddress 。

2. URL和URI处理类

这些类用于处理统一资源定位符（URL）和统一资源标识符（URI）。

• URL：表示一个 URL（统一资源定位符），用于定位网络资源。支持从指定的 URL 中读取和解析数据。
• URI：表示一个 URI（统一资源标识符），提供对 URI 的结构化处理。
• URLStreamHandler：处理 URL 的协议细节，通常用于为不同协议（如 http、ftp）定义特定的处理逻辑。
• URLConnection：表示到 URL 所引用的资源的通信链接，可以处理资源的获取和发送。
  • HttpURLConnection：继承自URLConnection ，用于处理 HTTP 协议的 URL 连接，支持 HTTP 请求和响应。
  • JarURLConnection：继承自URLConnection ，用于从 JAR 文件中获取资源。

3. 网络地址和主机名解析类

这些类用于表示 IP 地址和解析主机名。

• InetAddress：表示 IP 地址，可以通过主机名或 IP 地址来查找和操作网络主机。
  • Inet4Address：表示 IPv4 地址。
  • Inet6Address：表示 IPv6 地址。
• NetworkInterface：表示网络接口（如以太网接口），用于获取和操作本地计算机的网络接口。

4. 代理和认证相关类

这些类用于处理网络代理和认证功能。

• Proxy：表示网络通信中的代理设置，支持 HTTP 和 SOCKS 等代理类型。
• ProxySelector：用于选择代理服务器的策略，可以根据 URI 的类型来选择合适的代理。
• Authenticator：用于实现网络请求中的认证机制，允许为 HTTP 和 FTP 请求提供用户名和密码等凭据。
• PasswordAuthentication：表示用户名和密码对，用于 Authenticator  类中的认证操作。

5. 网络缓存和Cookie管理类

这些类用于处理缓存和 Cookie 的存储和管理。

• CookieHandler：用于管理 HTTP 协议中的 Cookie。
  • CookieManager：具体的 Cookie 管理器实现，允许存储和检索 Cookie。
• CacheRequest：表示缓存系统中的请求，允许将资源写入缓存。
• CacheResponse：表示缓存系统中的响应，允许从缓存中读取资源。

6. 其他网络相关工具类

一些提供额外网络功能的工具类。

• DatagramPacket：用于表示数据报，包含通过  DatagramSocket 发送或接收的数据。
• IDN：提供对国际化域名的处理，允许将 Unicode 域名转换为符合 Punycode 编码的 ASCII 字符串。
• NetworkInterface：表示计算机上的网络接口，允许列举和操作网络接口。
• StandardProtocolFamily：定义标准协议族（如 INET 和INET6），用于套接字通信。

2、什么是socket？

一个IP地址和一个端口号称为一个套接字（socket）。此术语出现在最早的TCP规范（RFC793, Page 5）中。我们知道进程通信的方法有管道、命名管道、信号、消息队列、共享内存、信号量，这些方法都要求通信的两个进程位于同一个主机。但是如果通信双方不在同一个主机又该如何进行通信呢？在计算机网络中有一个tcp/ip协议族，使用tcp/ip协议族就能达到我们想要的效果，如下图所示:

socket就是提供了tcp/ip协议的抽象，对外提供了一套接口，同过这个接口就可以统一、方便的使用tcp/ip协议的功能了，使得我们可以在在不同的计算机或网络设备之间建立连接，允许数据的发送和接收。

3、JDK中socket核心Api

4、核心源码

1、核心方法

客户端和服务端最重要的两个类是Socket和Server Socket，这俩一个代表tcp通信的客户端，一个代表服务端。从源码来看,ServerSocket和socket内部分别持有一个SocketImpl对象，用于将对应的方法代理给native方法。以服务端ServerSocket为例：
构造函数中通过调用setImpl()创建了一个SocketImpl实现类，所有的创建链接、读写数据系统交互的本地方法都是在实现类中调用，也就是将对应的方法代理给native方法。

    public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr) throws IOException {setImpl();if (port < 0 || port > 0xFFFF)throw new IllegalArgumentException("Port value out of range: " + port);if (backlog < 1)backlog = 50;try {bind(new InetSocketAddress(bindAddr, port), backlog);} catch(SecurityException e) {close();throw e;} catch(IOException e) {close();throw e;}}

setImpl();方法在JDK17与JDK8中的实现方式不一样。JDK13之前使用的是PlainSocketImpl这个实现类（阻塞式 I/O），JDK 13后，Socket 的连接过程通过 NioSocketImpl 实现，采用了 NIO（非阻塞 I/O）技术来实现高效的网络连接和数据传输。具体可以参考：JDK13新特性

  private void setImpl() {SocketImplFactory factory = ServerSocket.factory;if (factory != null) {impl = factory.createSocketImpl();} else {impl = SocketImpl.createPlatformSocketImpl(true);}}static <S extends SocketImpl & PlatformSocketImpl> S createPlatformSocketImpl(boolean server) {  （默认传参false）if (USE_PLAINSOCKETIMPL) {return (S) new PlainSocketImpl(server);} else {return (S) new NioSocketImpl(server);}}

创建对应的socket实现类以后，调用bind方法绑定端口与开启监听，真正的本地方法的调用都在：getImpl().bind(epoint.getAddress(), epoint.getPort())、getImpl().listen(backlog)中实现：

 public void bind(SocketAddress endpoint, int backlog) throws IOException {if (backlog < 1)backlog = 50;try {@SuppressWarnings("removal")SecurityManager security = System.getSecurityManager();if (security != null)security.checkListen(epoint.getPort());getImpl().bind(epoint.getAddress(), epoint.getPort());getImpl().listen(backlog);bound = true;} catch(SecurityException e) {bound = false;throw e;} catch(IOException e) {bound = false;throw e;}}

  static void bind(ProtocolFamily family, FileDescriptor fd,InetAddress addr, int port) throws IOException{boolean preferIPv6 = isIPv6Available() &&(family != StandardProtocolFamily.INET);if (addr.isLinkLocalAddress()) {addr = IPAddressUtil.toScopedAddress(addr);}bind0(fd, preferIPv6, exclusiveBind, addr, port);}

2、本地方法

JDK8源码中的路径：C:\jdk-8\src\solaris\native\java\net\PlainSocketImpl.cJNIEXPORT void JNICALL
Java_java_net_PlainSocketImpl_socketBind(JNIEnv *env, jobject this,jobject iaObj, jint localport) {}

3、linux是怎么处理链接的？

前面提到的核心Api中，有关建立socket连接的Api中都有一个参数叫做backlog，源码中这个参数如果不设置，系统默认值为50，那么这个参数到底是什么？

 public ServerSocket(int port) throws IOException {this(port, 50, null);}public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr) throws IOException {setImpl();}

关于这个参数，只需要看懂下面这张图就明白了：

Linux内核协议栈为TCP连接管理使用两个队列，一个是SYN队列（半链接队列，用来保存处于SYN_SENT和SYN_RECV状态的请求），一个是accpetd队列（用来保存处于established状态，但是应用层没有调用accept取走的请求），这两个队列是内核实现的，当服务器绑定、监听了某个端口后，这个端口的SYN队列和ACCEPT队列就建立好了。如图，整个过程就是：

1. 当SYN包到达了服务器后，内核会把这一信息放到SYN队列（即未完成握手队列）中，同时回一个SYN+ACK包给客户端。
2. 一段时间后，客户端再次发来了针对服务器SYN包的ACK网络分组时，内核会把连接从SYN队列中取出，再把这个连接放到ACCEPT队列（即已完成握手队列）中。
3. 服务器在第3步调用accept时，其实就是直接从ACCEPT队列中取出已经建立成功的连接套接字而已。

那么问题来了，当这两个队列满了后，新的请求到达了又将发生什么？

• 对于SYN队列，若队列满，则会直接丢弃请求，即新的SYN网络分组会被丢弃，这个问题好解决，客户端接收不到回复，会再一次发送，然后服务端继续丢弃，知道队列有空闲的位置。而客户端如果一直接收不到回复，发几次之后就会停止。
• 对于ACCEPT队列的处理就有点复杂了，分两种情况：

1. 1. 如果server端设置了sysctl_tcp_abort_on_overflow，那么server会发送rst给client，并删除掉这个链接。默认情况下是不会设置的。
   2. 如果没有设置sysctl_tcp_abort_on_overflow ，server端只是标记连接请求块的acked标志，并且连接建立定时器，会遍历半连接表，重新发送synack，重复上面的过程，如果重传次数超过synack重传的阀值，会把该连接从半连接链表中直接删除。

5、demo验证

建立连接

• 1、服务端创建服务端套接字，并开启客户端监听与等待连接请求
• 2、客户端客户端套接字，尝试连接服务端
• 3、客户端调用private static native int connect0(boolean preferIPv6,
                                         FileDescriptor fd,
                                         InetAddress remote,
                                         int remotePort)
• 3次握手建立连接

发送数据

• 1、客户端调用OutputStreamWriter发送数据
• 2、服务端调用InputStreamReader接收数据

断开连接

• 手动使客户端关闭连接
• 4次挥手断开连接