此随笔是站在巨人的肩膀上总结的！
1）socket的概念
Socket也称‘套接字’，用于描述IP地址和端口，是一个通讯链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个Socket。建立网络通信连接至少是要一对端口号（Socket）。
Socket本质是编程接口，是对TCP/IP的封装。Socket编程接口——程序员进行网络开发所用接口。比喻一番：如果说HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式;那么Socket是发动机，提供了网络通信的能力。
那么Socket跟TCP/IP协议之间是怎么个关系呢？先来看看下面那张图：
图一
2）Socket起了什么作用？
Socket是应用层与TCP/IP协议族（包括运输层、网络层、链路层）通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
3）Socket编程的工作原理
举个生活中的场景： 你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。这个场景跟Socket原理极为一致：
Socket编程原理：服务器端先初始化Socket -> 与端口绑定(bind) -> 对端口进行监听(listen) -> 调用accept阻塞，创建通信的Socket对象，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，就进行服务器(connect)连接，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束（如图二）。
图二
正如我们刚才举的通电话的场景，其实我们生活中的很多方面都是通过Socket进行通信的，如我们上网浏览网页，QQ微信聊天这些，凡是涉及到网络通信的，几乎都可以说是通过Socket进行的。这也正是TCP/IP协议以及Socket接口的重要性的原因。
4）Socket的基本函数
a、socket()函数
int socket(int domain, int type, int protocol);
socket函数对应普通文件的打开操作，普通文件的打开操作返回一个文件描述子，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。正如可以给fopen函数传入不同的参数值，以打开不同的文件。创建socket的时候，也可以指定不用的参数创建不同的socket描述符：
参数1：domain：协议域，又称协议族，常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
参数2：type：指定socket类型：常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（有兴趣的可以单独去了解了解这些类型的含义）
参数3：protocol：指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。
type和protocol不可随意组合，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。
当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字存在于协议族空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数，否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。
b、bind()函数
正如上面所说的：bind(）把一个地址族中的特定地址赋给socket，例如对应AF_INET就是把一个ipv4地址和端口号组合赋给socket。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)；
参数1：sockfd：socket描述字，它是通过socket()创建了，唯一标识一个socket。bind()就是给这个描述字绑定一个名字。
参数2：addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同。
参数3：addrlen：对应的是地址的长度。
注意：通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。
c、listen()、connect()函数
如果作为一个服务器，在调用socket（），bind（）之后就会调用listen（）来监听这个socket，如果客户端这时调用connect（）发出连接请求，服务器就会接收到这个请求。
int listen(int sockfd, int backlog);
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
listen函数的参数：
参数1：即为要监听的socket描述字:；
参数2：相应socket可以排队的最大连接个数。
socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen()将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。
connect()的参数：
参数1：即为客户端的socket描述字；
参数2：服务器的socket地址；
参数3：socket地址的长度。
客户端通过调用connect函数来建立与tcp服务器的连接。
d、accept()函数
TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就向TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调用accept()函数获取接收请求，连接建立。之后就可以开始网络I/O操作了，即类同于普通文件的读写I/O操作。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept()参数：
参数1：服务器的socket描述字
参数2：指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址。
参数3：协议地址的长度。
如果accept成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表着和返回的客户的TCP连接。
注意：accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字；而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。
e、read()、write()函数
到此，服务器与客户已经建立好连接了，可以调用网络I/O进行读写操作--即实现了网络中不同进程之间的通信了。
网络I/O操作有几组，包括read()/write()函数、recvmsg()/sendmsg()函数等等，
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
read函数是负责从fd中读取内容.当读成功时，read返回实际所读的字节数，如果返回的值是0表示已经读到文件的结束了，小于0表示出现了错误。如果错误为EINTR说明读是由中断引起的，如果是ECONNREST表示网络连接出了问题。
write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd.成功时返回写的字节数。失败时返回-1，并设置errno变量。在网络程序中，当我们向套接字文件描述符写时有俩种可能。1)write的返回值大于0，表示写了部分或者是 全部的数据。2)返回的值小于0，此时出现了错误。我们要根据错误类型来处理。如果错误为EINTR表示在写的时候出现了中断错误。如果为EPIPE表示 网络连接出现了问题(对方已经关闭了连接)。
recvmsg()/sendmsg()函数是最通用的I/O函数，实际上可以将其他函数都替换成这两个函数。
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
f、close()函数
在服务器与客户端建立连接之后，会进行一些读写操作，完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字，好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件一样。
int close(int fd);
close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为以关闭，然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用，也就是说不能再作为read或write的第一个参数。
注意：close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1，只有当引用计数为0的时候，才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。
5）Socket中TCP三次握手建立连接流程：
图三
过程：
1）当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；
2）服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态；
3）客户端收到服务器的SYN K ，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；
4）服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立。
6）socket中TCP的四次握手释放连接流程：
图 4
过程：
1）某个应用进程首先调用close主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M；
2）服务器端接收到FIN M之后，执行被动关闭，对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据；
3）一段时间之后，接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N；
4）接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。