实验目的

探索Java Socket编程，了解TCP连接关闭过程中，通信双方各状态在Socket编程中的体现。

四次挥手

实验之前先复习TCP关闭的四次挥手，如下图，重点关注主动关闭方和被动关闭方的状态变化。注意：图中展示了客户端主动关闭连接请求，但实际应用中，客户端和服务器端都有可能主动发起关闭连接请求。

实验

服务器端代码：

public class DaytimeServer {

public final static int PORT = 8000;

public final static int TEST_COUNT = 10000;

public static void main(String[] args) {

try (ServerSocket server = new ServerSocket(PORT)) {

while (true) {

try (Socket connection = server.accept()) {

Writer out = new OutputStreamWriter(connection.getOutputStream());

String data = (new Date()).toString();

for (int i = 1; i <= TEST_COUNT; ++i) {

System.out.println("send msg " + i);

out.write(data + ";");

out.flush();

}

} catch (Exception ex) {

System.out.println("error");

System.out.println(ex.getMessage());

}

}

} catch (IOException ex) {

System.err.println(ex);

}

}

}

服务器端逻辑：监听8000端口，当接收到客户端TCP请求后，建立连接，并连续发送TEST_COUNT次字符串格式的时间，然后关闭连接。

客户端代码

public class DaytimeClient {

public final static int PORT = 8000;

public final static int TEST_COUNT = 10000;

public static void main(String[] args) {

try (Socket socket = new Socket("127.0.0.1", PORT)) {

InputStream in = socket.getInputStream();

//实验半关闭状态

//socket.shutdownOutput();

InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in, "ASCII");

for (int i = 1; i <= TEST_COUNT; ++i) {

StringBuilder time = new StringBuilder();

time.append(i + ":");

for (int c = reader.read(); (char) c != ';'; c = reader.read()) {

time.append((char) c);

}

System.out.println(time);

TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);

}

} catch (Exception ex) {

ex.printStackTrace();

System.err.println(ex.getMessage());

}

}

}

客户端代码逻辑：和本地8000端口建立连接，并依次接收TEST_COUNT次服务器发来的时间数据。为模拟慢客户端，每次获取一个完整时间后，就睡眠10ms。

实验

实验包括两部分：

通信结束后，调用Socket的close方法，走完整的TCP关闭流程；

依次运行上述服务器端程序和客户端程序，本次服务器端主动关闭连接:

因客户端每接收到一个完整的时间，就会sleep 10ms，服务器端发完数据后，主动发起了关闭请求，服务器端处于'FIN_WAIT_1'状态。因为服务器端的发送缓存存在很多未传送数据，或客户端接收缓存存在很多未确认数据，处于该状态较长时间；

数据传送完毕后，客户端ACK服务端端的FIN请求，服务器端进入'FIN_WAIT_2'状态，客户端进入'CLOSE_WAIT'状态;

后续状态快速切换，最后服务器端进入'TIME_WAIT'状态，需要等待2MSL(最大报文段寿命)时间。

** 注意：尽量客户端主动发起关闭请求，否则服务器端Socket会长时间处于'TIME_WAIT'状态，占用文件描述符、端口等资源。因此JAVA SOCKET编程应尽量避免用try auto-closable特性。**

利用Socket的shutdown方法，实现TCP半关闭状态，观察后续状态变化。 取消客户端代码对语句‘socket.shutdownOutput()’的注释，再次运行客户端，本次客户端主动关闭连接:

发现双方链接即刻进入半关闭状态，即客户端处于'FIN_WAIT_2'状态，服务器端处于'CLOSE_WAIT'状态，因为大量数据传送，该状态停留时间较长；

直到客户端和服务器端数据传送完毕，服务器端发送FIN链接关闭请求，进入'LAST_ACK'状态，同样因为客户端数据数据较慢的原因，处于该状态时间较长。

数据传送完毕后，客户端ACK服务器端的FIN请求，服务器端关闭连接，客户端进入'TIME_WAIT'状态，需要等待2MSL(最大报文段寿命)时间。