Socket 통신

Figure 1. The Socket interface sits between the Application layer and the transport layer. We associate the client and server with a socket to communicate across the network. The routers in between do not "speak" the transport layer or application layer protocols. This is analogous to not having the postal mail system look inside your mail!

• 소켓 인터페이스는 L7과 L4 layer 사이에 위치한다.
• HTTP를 사용하면 데이터 전송 및 수신을 시작하기 전에 먼저 Connection을 설정해야 한다
• Connection을 설정하기 위해 애플리케이션 계층은 TCP 전송 계층 프로토콜을 사용한다
• TCP 연결을 시작하기 위해 클라이언트는 소켓을 생성한다. 
  • 소켓은 메시지를 보내고 받는 사서함과 같다고 생각할 수 있다.
• 실제 HttpClient 코드를 보면 doConnect로 Socket 객체를 생성하는 부분을 볼 수 있다
• 참고로 자바에서 Socket 객체는 TCP 통신을 하고 DatagramSocket 객체는 UDP 통신을 한다.

protected Socket serverSocket = null;

소켓 인터페이스

• 서버소켓은 내부적으로 2개의 Queue를 가진다.
  • incomplete queue : 서버로 들어온 연결 요청들을 저장
  • complete queue : 최종적으로 연결된 상태가 된 요청정보를 저장하는 큐

참고 - Java Socket 내부 구현

모두 한 클래스에 있는 건 아니고, 타고 가다가 중요한 부분만 적어놓음

// 팩토리 없으면 SocksSocketImpl으로 Impl 생성해서 세팅
void setImpl() {
    if (factory != null) {
        impl = factory.createSocketImpl();
        checkOldImpl();
    } else {
        // No need to do a checkOldImpl() here, we know it's an up to date
        // SocketImpl!
        impl = new SocksSocketImpl();
    }
    if (impl != null)
        impl.setSocket(this);
}

// SocksSocketImpl은 AbstractPlainSocketImpl의 getInputStream 호출됨
protected synchronized InputStream getInputStream() throws IOException {
    synchronized (fdLock) {
        if (isClosedOrPending())
            throw new IOException("Socket Closed");
        if (shut_rd)
            throw new IOException("Socket input is shutdown");
        if (socketInputStream == null)
            socketInputStream = new SocketInputStream(this);
    }
    return socketInputStream;
}

// socketInputStream.read 파고 가다 보면 
// socketRead하는 부분이 있는데 여기서 세팅한 timeout값 사용
private int socketRead(FileDescriptor fd,
                       byte b[], int off, int len,
                       int timeout)
    throws IOException {
    return socketRead0(fd, b, off, len, timeout);
}

int read(byte b[], int off, int length, int timeout) throws IOException {
    int n;

    // EOF already encountered
    if (eof) {
        return -1;
    }

    // connection reset
    if (impl.isConnectionReset()) {
        throw new SocketException("Connection reset");
    }

    // bounds check
    if (length <= 0 || off < 0 || length > b.length - off) {
        if (length == 0) {
            return 0;
        }
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("length == " + length
                + " off == " + off + " buffer length == " + b.length);
    }

    boolean gotReset = false;

    // acquire file descriptor and do the read
    FileDescriptor fd = impl.acquireFD();
    try {
        n = socketRead(fd, b, off, length, timeout);
        if (n > 0) {
            return n;
        }
    } catch (ConnectionResetException rstExc) {
        gotReset = true;
    } finally {
        impl.releaseFD();
    }

    /*
     * We receive a "connection reset" but there may be bytes still
     * buffered on the socket
     */
    if (gotReset) {
        impl.setConnectionResetPending();
        impl.acquireFD();
        try {
            n = socketRead(fd, b, off, length, timeout);
            if (n > 0) {
                return n;
            }
        } catch (ConnectionResetException rstExc) {
        } finally {
            impl.releaseFD();
        }
    }

    /*
     * If we get here we are at EOF, the socket has been closed,
     * or the connection has been reset.
     */
    if (impl.isClosedOrPending()) {
        throw new SocketException("Socket closed");
    }
    if (impl.isConnectionResetPending()) {
        impl.setConnectionReset();
    }
    if (impl.isConnectionReset()) {
        throw new SocketException("Connection reset");
    }
    eof = true;
    return -1;
}

• new Socket() -> 내부적으로 SocketInputStream 사용해서 read()
• read()
  
  • file descriptor를 얻어서 socketRead
    • 생성한 소켓 객체의 timeout값을 지정할 수 있는데, socketRead할때 사용하는 부분 존재
      • socketRead0 네이티브 코드
      • 다른 구현체에서는 명시적으로 System.currentTimeMillis 사용해서 timeout 된건지 체크하는 로직 확인됨
  • 참고로 읽을 수 있는 데이터가 있을 때까지 blocking (단, soTimeout 시간만큼만 blocking -> socketTimeoutException 발생)

 

👍 Reference

https://www.cs.swarthmore.edu/~kwebb/cs43/s22/labs/reference.htmlhttps://www.baeldung.com/solid-principles​

https://velog.io/@emplam27/CS-%EA%B7%B8%EB%A6%BC%EC%9C%BC%EB%A1%9C-%EC%95%8C%EC%95%84%EB%B3%B4%EB%8A%94-%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%86%8C%EC%BC%93-%ED%94%84%EB%A1%9C%EA%B7%B8%EB%9E%98%EB%B0%8D%EA%B3%BC-Handshaking