socket中的短連接與長連接以及心跳包示例分析

今天就跟大家聊聊有關socket中的短連接與長連接以及心跳包示例分析，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結了以下內容，希望大家根據這篇文章可以有所收獲。

TCP連接簡介
當網絡通信時采用TCP協議時，在真正的讀寫操作之前，server與client之間必須建立一個連接，
當讀寫操作完成后，雙方不再需要這個連接時它們可以釋放這個連接，
連接的建立是需要三次握手的，而釋放則需要4次握手，
所以說每個連接的建立都是需要資源消耗和時間消耗的
經典的三次握手示意圖：

 

經典的四次握手關閉圖：

一、長連接與短連接
長連接: 指在一個TCP連接上可以連續發送多個數據包，
        在TCP連接保持期間，如果沒有數據包發送，需要雙方發檢測包以維持此連接;
        一般需要自己做在線維持。 
短連接: 指通信雙方有數據交互時，就建立一個TCP連接，數據發送完成后，則斷開此TCP連接;
        一般銀行都使用短連接。 
        它的優點是：管理起來比較簡單，存在的連接都是有用的連接，不需要額外的控制手段 

比如http的，只是連接、請求、關閉，過程時間較短,服務器若是一段時間內沒有收到請求即可關閉連接。 
其實長連接是相對于通常的短連接而說的，也就是長時間保持客戶端與服務端的連接狀態。

長連接與短連接的操作過程 
通常的短連接操作步驟是： 
  連接→數據傳輸→關閉連接；

而長連接通常就是： 
  連接→數據傳輸→保持連接(心跳)→數據傳輸→保持連接(心跳)→……→關閉連接； 

這就要求長連接在沒有數據通信時，定時發送數據包(心跳)，以維持連接狀態，
短連接在沒有數據傳輸時直接關閉就行了

什么時候用長連接，短連接？
長連接多用于操作頻繁，點對點的通訊，而且連接數不能太多情況。
每個TCP連接都需要三步握手，這需要時間，如果每個操作都是先連接，再操作的話那么處理速度會降低很多，
所以每個操作完后都不斷開，下次次處理時直接發送數據包就OK了，不用建立TCP連接。

例如：數據庫的連接用長連接， 
如果用短連接頻繁的通信會造成socket錯誤，而且頻繁的socket 創建也是對資源的浪費。

二、發送接收方式
1、異步 
報文發送和接收是分開的，相互獨立的，互不影響。這種方式又分兩種情況： 
(1)異步雙工：接收和發送在同一個程序中，由兩個不同的子進程分別負責發送和接收 
(2)異步單工：接收和發送是用兩個不同的程序來完成。 

2、同步 
報文發送和接收是同步進行，既報文發送后等待接收返回報文。 
同步方式一般需要考慮超時問題，即報文發出去后不能無限等待，需要設定超時時間，
超過該時間發送方不再等待讀返回報文，直接通知超時返回。
 
在長連接中一般是沒有條件能夠判斷讀寫什么時候結束，所以必須要加長度報文頭。
讀函數先是讀取報文頭的長度，再根據這個長度去讀相應長度的報文。

三. 單工、半雙工和全雙工
根據通信雙方的分工和信號傳輸方向可將通信分為三種方式：
單工、
半雙工、
全雙工。

在計算機網絡中主要采用雙工方式，其中：
局域網采用半雙工方式，
城域網和廣域網采用全雙年方式。   

1. 單工(Simplex)方式：
通信雙方設備中發送器與接收器分工明確，只能在由發送器向接收器的單一固定方向上傳送數據。
采用單工通信的典型發送設備如早期計算機的讀卡器，典型的接收設備如打印機。   

2. 半雙工(Half Duplex)方式：
通信雙方設備既是發送器，也是接收器，兩臺設備可以相互傳送數據，但某一時刻則只能向一個方向傳送數據。
例如，步話機是半雙工設備，因為在一個時刻只能有一方說話。   

3. 全雙工(Full Duplex)方式：
通信雙方設備既是發送器，也是接收器，兩臺設備可以同時在兩個方向上傳送數據。
例如，電話是全雙工設備，因為雙方可同時說話。

而像WEB網站的http服務一般都用短鏈接，因為長連接對于服務端來說會耗費一定的資源，
而像WEB網站這么頻繁的成千上萬甚至上億客戶端的連接用短連接會更省一些資源，
如果用長連接，而且同時有成千上萬的用戶，如果每個用戶都占用一個連接的話，那可想而知吧。
所以并發量大，但每個用戶無需頻繁操作情況下需用短連好。

總之，長連接和短連接的選擇要視情況而定。

四、一個最簡單的長連接與心跳保持的示例程序
/*!
 ******************************************************************************
 * \File
 *  
 * \Brief
 *   
 * \Author
 *  Hank
 ******************************************************************************
 */

1. #include <stdio.h>

2. #include <string.h>

3. #include <errno.h>

4. #include <sys/socket.h>

5. #include <resolv.h>

6. #include <stdlib.h>

7. #include <netinet/in.h>

8. #include <arpa/inet.h>

9. #include <arpa/inet.h>

10. #include <unistd.h>

11. #include <sys/time.h>

12. #include <sys/types.h>

#define MAXBUF 1024


int main(int argc, char **argv)
{
  int sockfd, len;
  struct sockaddr_in dest;
  char buffer[MAXBUF];
  char heartbeat[20] = "hello server";
  fd_set rfds;
  struct timeval tv;
  int retval, maxfd = -1;

  if (argc != 3)
  {
    printf("error! the right format should be : \
          \n\t\t%s IP port\n\t eg:\t%s127.0.0.1 80\n",
          argv[0], argv[0]);
    exit(0);
  }

  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
  {
    perror("Socket");
    exit(errno);
  }

  bzero(&dest, sizeof(dest));
  dest.sin_family = AF_INET;
  dest.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
  memset(&(dest.sin_zero), 0, 8);
  if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr*)&dest.sin_addr.s_addr) == 0)
  {
    perror(argv[1]);
    exit(errno);
  }

  if (connect(sockfd, (struct sockaddr*)&dest, sizeof(dest)) != 0)
  {
    perror("Connect");
    exit(errno);
  }
  printf("\nReady to start chatting.\n\
        Direct input messages and \n\
        enter to send messages to the server\n");

  while (1)
  {
    FD_ZERO(&rfds);
    FD_SET(0, &rfds);
    maxfd = 0;

    FD_SET(sockfd, &rfds);
    if (sockfd > maxfd)
      maxfd = sockfd;

    tv.tv_sec = 2;
    tv.tv_usec = 0;

    retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
    if (retval == -1)
    {
      printf("Will exit and the select is error! %s", strerror(errno));
      break;
    }
    else if (retval == 0)
    {
      //printf("No message comes, no buttons, continue to wait ...\n");
      len = send(sockfd, heartbeat, strlen(heartbeat), 0);
      if (len < 0)
      {
        printf("Message '%s' failed to send ! \
              The error code is %d, error message '%s'\n",
              heartbeat, errno, strerror(errno));
        break;
      }
      else
      {
        printf("News: %s \t send, sent a total of %d bytes!\n",
              heartbeat, len);
      }

      continue;
    }
    else
    {
      if (FD_ISSET(sockfd, &rfds))
      {
        bzero(buffer, MAXBUF+1);
        len = recv(sockfd, buffer, MAXBUF, 0);


        if (len > 0)
        {
          printf("Successfully received the message: '%s',%d bytes of data\n",
                  buffer, len);
        }
        else
        {
          if (len < 0)
              printf("Failed to receive the message! \
                    The error code is %d, error message is '%s'\n",
                    errno, strerror(errno));
          else
              printf("Chat to terminate!\n");


          break;
        }
      }


      if (FD_ISSET(0, &rfds))
      {
        bzero(buffer, MAXBUF+1);
        fgets(buffer, MAXBUF, stdin);


        if (!strncasecmp(buffer, "quit", 4))
        {
          printf("Own request to terminate the chat!\n");
          break;
        }


        len = send(sockfd, buffer, strlen(buffer)-1, 0);
        if (len < 0)
        {
          printf("Message '%s' failed to send ! \
                The error code is %d, error message '%s'\n",
                buffer, errno, strerror(errno));
          break;
        }
        else
        {
          printf("News: %s \t send, sent a total of %d bytes!\n",
                buffer, len);
        }
      }
    }
  }


  close(sockfd);
  return 0;
}

看完上述內容，你們對socket中的短連接與長連接以及心跳包示例分析有進一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關內容，請關注億速云行業資訊頻道，感謝大家的支持。