《计算机网络》给我们仔仔细细的讲了TCP/IP协议的5层架构，在理论层面分析了数据如何从上而下，变成了二进制信号，最后通过电缆传输到服务端。而服务端又从下而上，将电信号解析，最后层层封装成我们需要的数据。
而这一切和我们的Java有什么关系呢，且看下文。
简单说一下Socket
对于部分Android程序员来说，直接用Java去和服务端通信可能是很久远的事情了，现在来回顾一下代码：
客户端代码
/**
* Socket客户端
*/
public static void main(String[] args) {
//创建Socket对象
Socket socket=new Socket("localhost",8888);
OutputStream outputStream=socket.getOutputStream();//获取一个输出流，向服务端发送信息
PrintWriter printWriter=new PrintWriter(outputStream);//将输出流包装成打印流
printWriter.print("服务端你好!");
printWriter.flush();
socket.shutdownOutput();//关闭输出流
}
客户端的整个过程非常简单，清晰
- 建立Socket连接（底层相当于建立TCP连接）
- 获取Socket连接的输出流（如果链接建立失败，则会抛出异常）
- 向流中写入数据，并flush（这代表数据发送到服务端）
- 关闭输入流（流对象在操作系统看来是一种资源，上层使用完之后必须关闭）
那么，Socket到底是个什么东西呢？
每一种编程语言都要进行网络操作，而TCP/IP协议是计算机体系层面的，他是一个通用的概念，所以Java就对其封装成了一个Socket类，对于Java开发者来说，要想进行网络通信，使用Socket对象就可以了。
TCP连接
计算机体系是一个严谨的层级结构，下层为上层提供接口，上层只需要按照下层提供的接口传输数据，就可以和下层通信。比如操作系统，它本身也是一个运行在计算机中的软件，他为应用程序提供接口，应用程序就可以间接调用操作系统的资源。
TCP的全称是传输层控制协议，它的作用是和服务器之间建立起通信的管道，后续的所有数据都要通过这个管道传输到服务器上，当数据传输完成以后，这个管道(在操作系统看来是一种资源)会被关闭。
建立管道的过程就是TCP的3次握手
- 客户端发送SYN报文给服务器端，客户端进入SYN_SEND状态。
- 服务端收到SYN报文，回应一个SYN ACK报文，服务端进入SYN_RECV状态
- 客户端收到服务端的SYN报文，回应一个ACK报文，客户端进入ESTABLISHED状态；服务端收到这个ACK报文后，进入ESTABLISHED状态。
那么，问题来了，为什么要进行3次握手呢？
明明2次就可以建立连接的，计算机网络中的解释如下：
为了防止已失效的请求报文突然又传送到了服务端，因而产生错误。
举个栗子：
什么叫"已失效的请求报文"呢？
client第一次发出的请求报文在某个网络节点滞留，以致于该报文到达Server后，TCP连接已经被客户端释放。此时，如果不采用"三次握手"，那么服务端会认为客户端想和它建立连接，就会一直傻傻的等着，这样白白浪费了server的资源。
如果采用了"三次握手"，server收到滞留报文后给client发出确认消息，client不会向server作出回应，server由于收不到确认，也就不会建立连接。
终止连接需要4次挥手
细节略。
tcp三次握手.png
KeepAlive和心跳包
首先明确一点，在TCP层是没有“请求”一说的，TCP是一种通信方式(对应的还有UDP)。”请求“一词是事务上的概念，HTTP协议是一种事务协议，所以我们可以说发送一个HTTP请求。
TCP层的KeepAlive
当TCP连接建立后，如果上层协议一直不发送数据，或者隔了很长时间才发送一次数据，TCP层需要自己去解决这个问题。
当超过一段时间后，TCP自动发送一个数据为空的报文给对方，如果对方回应了，说明对方还在线，连接可以继续保持；如果对方没有报文返回，并且在重试了多次之后则认为连接丢失。
注意：上述的实现在TCP层完成。
HTTP层的Keep-Alive
一个完整的HTTP事物如下：
- 建立连接
- 传输数据
- 关闭连接
在展示一个网页时，可能有很多次请求，图片,JS,CSS等等，如果每一个HTTP请求都需要一个完整的HTTP事务来完成，这样的开销(建立连接、关闭连接)是没必要的。
开启了HTTP Keep-Alive之后，能复用已有的TCP连接。HTTP/1.1之后默认开启Keep-Alive, 在HTTP的头域中增加Connection选项。当设置为Connection:keep-alive表示开启，设置为Connection:close表示关闭。
App中的长连接
首先，这里的长连接肯定是TCP层面的连接。上面已经提到过，TCP层建立的连接本身就是一个长连接，系统默认的探测时间是2小时。
对于移动端来说，他被分配的IP是内网IP，它通过NAT发送数据到外网的服务器，NAT内部维护了一张映射表，这个表有一个维持时间，如果一段时间之后移动端没有再发送数据，那么移动端的IP在这张映射表上就会被抹掉。那么服务器也就不可能再推送消息给移动端了。
所以，移动端必须在一定的间隔时间内去发送一个"心跳包"来维护NAT上的映射表，这样NAT才能将服务端推送的消息转发给移动端。
长连接具体的实现例子很多，根据不同的业务场景而不同，但原理是一样的。
参考文章：
一个运维对KeepAlive的理解
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