測試過程中，你一定遇到不少網路通訊的情況，最常見的如網路語音通訊、文字傳輸、微信QQ聊天、瀏覽器訪問等等，這些都涉及到網路程序間通訊，然而這些程序間是如何通訊的呢？你一定聽開發同學提過很多次socket這個東西，沒錯，一切都是靠Socket實現的。它為何如此神奇？下面小編做個科普，幫你揭開Socket的神祕面紗~

1. 網路程序間通訊
   要了解Socket首先要熟悉網路程序通訊的原理，一個完整的網路應用程式包括客戶端和伺服器兩個部分。網路間通訊需要由兩個程序組成，並且只能用同一種協議，也就是說，不能在通訊的一端使用TCP協議，而另一端則用UDP協議。
   在TCP/IP協議中，兩個因特網主機通過兩個路由器和對應的層連線。各主機上的應用通過一些資料通道相互執行讀取操作，如下圖所示：

實現網路間通訊，要解決一個首要問題是-如何唯一標識一個程序，在網路上，通常利用ip地址＋協議＋埠號唯一標示網路中的一個程序。IP層的ip地址可以唯一標示主機，而TCP層協議和埠號可以唯一標示主機的一個程序，這樣它們就可以利用Socket進行通訊了。
2. Socket套接字
網路中的程序是通過Socket來通訊的，那麼Socket是什麼呢？Socket是一個程序間通訊終結點，它是Socket應用程式用來在網路上傳送或接收資料包的物件，是應用層與TCP/IP協議族通訊的中間軟體抽象層，它是一組介面。
如下圖所示，在設計模式中，Socket其實就是一個門面模式，它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket介面後面，對使用者來說，一組簡單的介面就是全部，讓Socket去組織資料，以符合指定的協議。

 Socket的使用型別主要有兩種：
（1）流套接字（streamsocket）：基於 TCP協議，採用流的方式提供可靠的位元組流服務；
（2）資料報套接字(datagramsocket)：基於 UDP協議，採用資料報文提供資料打包傳送的服務。

3. Socket通訊流程
   Socket起源於UNIX，在Unix一切皆檔案哲學的思想下，Socket是一種"開啟—讀/寫—關閉"模式的實現，伺服器和客戶端各自維護一個"檔案"，在建立連線開啟後，可以向自己檔案寫入內容供對方讀取或者讀取對方內容，通訊結束時關閉檔案。以使用TCP協議通訊的Socket為例，其互動流程大概是這樣子的：

（1）伺服器根據地址型別（ipv4,ipv6）、socket型別、協議建立socket；
（2）伺服器為socket繫結ip地址和埠號；
（3）伺服器socket監聽埠號請求，隨時準備接收客戶端發來的連線，這時候伺服器的socket並沒有被開啟；
（4）客戶端建立socket；
（5）客戶端開啟socket，根據伺服器ip地址和埠號試圖連線伺服器socket；
（6）伺服器socket接收到客戶端socket請求，被動開啟，開始接收客戶端請求，直到客戶端返回連線資訊。這時候socket進入阻塞狀態，所謂阻塞即accept()方法一直到客戶端返回連線資訊後才返回，開始接收下一個客戶端諒解請求；
（7）客戶端連線成功，向伺服器傳送連線狀態資訊；
（8）伺服器accept方法返回，連線成功；
（9）客戶端向socket寫入資訊；
（10）伺服器讀取資訊；
（11）客戶端關閉；
（12）伺服器端關閉。
以上，一次socket通訊流程的互動結束。
4. 程式碼實現
（1）建立一個socket:socket()
int socket(int domain, int type, int protocol);

• domain：與socket通訊的domain。
• type：socket型別，SOCK_STREAM（TCP），SOCK_DGRAM（UDP）。
• protocol：通常指定為0，在RAW_SOCKET中為IPPROTO_RAW。
  return: 新建立socket的檔案描述符。
  （2）將socket繫結到地址：bind()
  int bind(int sockfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen);
• sockfd：在socket()呼叫取得的檔案描述符。
• addr：要socket繫結到的地址。
• addrlen：制定了地址結構的大小。
  return：-1為繫結失敗。
  （3）監聽接入連線：listen()
  int listen(int sockfd, int backlog);
• sockfd：socket檔案描述符。
• backlog：限制未決連線的數量（在呼叫accept()前收到connect()的連線）。
  return: -1為監聽失敗。
  （4）接受連線：accept()
  int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
• sockfd：socket檔案描述符。
• addr：對端socket的地址結構。
• addrlen：對端socket地址結構的長度。
  return：和對端連線的檔案描述符。
  當呼叫accept()時，會建立一個新的socket，並且由這個新建立的socket來與執行connect()的對等socket進行連線。
  （5）連線到對等socket：connect()
  int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
• sockfd：socket檔案描述符。
• addr：要連線到socket的地址。
• addrlen：地址結構的長度。
  （6）連線終止：close()
  終止一個流socket的連線，如果多個檔案描述符引用了一個socket，那麼所有描述符被關閉後才會終止（若呼叫shutdown()則可以強制關閉socket上的通道）。

5. Socket中TCP的三次握手建立連線詳解
   TCP建立連線要進行“三次握手”，即交換三個分組。大致流程如下：
   1）客戶端向伺服器傳送一個SYN J；
   2）伺服器向客戶端響應一個SYN K，並對SYN J進行確認ACKJ+1；
   3）客戶端再想伺服器發一個確認ACK K+1。

當客戶端呼叫connect時，觸發了連線請求，向伺服器傳送了SYN J包，這時connect進入阻塞狀態；伺服器監聽到連線請求，即收到SYN J包，呼叫accept函式接收請求向客戶端傳送SYN K ，ACK J+1，這時accept進入阻塞狀態；客戶端收到伺服器的SYN K ，ACK J+1之後，這時connect返回，並對SYN K進行確認；伺服器收到ACK K+1時，accept返回，至此三次握手完畢，連線建立。
6. Socket中TCP的四次握手釋放連線
Socket中四次握手釋放連線的過程，請看下圖：
大致流程為：
1）某個應用程序首先呼叫close主動關閉連線，這時TCP傳送一個FIN M；
2）另一端接收到FIN M之後，執行被動關閉，對這個FIN進行確認。它的接收也作為檔案結束符傳遞給應用程序，因為FIN的接收意味著應用程序在相應的連線上再也接收不到額外資料；
3）一段時間之後，接收到檔案結束符的應用程序呼叫close關閉它的Socket。這導致它的TCP也傳送一個FIN N；
4）接收到這個FIN的源傳送端TCP對它進行確認。