feat:增加网络编程博客

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2025-12-14 22:09:20 +08:00
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@@ -51,7 +51,8 @@ export default withMermaid({
{ text: 'Spring MVC简介', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringMVC' },
{ text: 'SpringBoot Starter原理', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringBootStarter' },
{ text: 'SpringBoot Bean简介', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringBootBean' },
{ text: 'SpringBoot3原生镜像', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringBoot3-GraalVM' }
{ text: 'SpringBoot3原生镜像', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringBoot3-GraalVM' },
{ text: 'SpingBoot技巧', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpingBoot-Skills' }
]
},
{
@@ -68,7 +69,7 @@ export default withMermaid({
{ text: 'Flyway简单使用', link: '/Web-Backend/Others/Flyway' },
{ text: 'MyBatis简介和使用', link: '/Web-Backend/Others/MyBatis' },
{ text: 'RustFS简介和使用', link: '/Web-Backend/Others/RustFS' },
{ text: 'JsonView和MapStruct使用', link: '/Web-Backend/Others/JsonView-MapStruct' },
{ text: '网络编程简介', link: '/Web-Backend/Others/Netword-Program' }
]
},
]
@@ -123,7 +124,8 @@ export default withMermaid({
{ text: 'Spring MVC简介', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringMVC' },
{ text: 'SpringBoot Starter原理', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringBootStarter' },
{ text: 'SpringBoot Bean简介', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringBootBean' },
{ text: 'SpringBoot3原生镜像', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringBoot3-GraalVM' }
{ text: 'SpringBoot3原生镜像', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpringBoot3-GraalVM' },
{ text: 'SpingBoot技巧', link: '/Web-Backend/SpringBoot/SpingBoot-Skills' }
]
},
{ text: 'FastAPI',
@@ -138,7 +140,7 @@ export default withMermaid({
{ text: 'Flyway简单使用', link: '/Web-Backend/Others/Flyway' },
{ text: 'MyBatis简介和使用', link: '/Web-Backend/Others/MyBatis' },
{ text: 'RustFS简介和使用', link: '/Web-Backend/Others/RustFS' },
{ text: 'JsonView和MapStruct使用', link: '/Web-Backend/Others/JsonView-MapStruct' },
{ text: '网络编程简介', link: '/Web-Backend/Others/Netword-Program' }
]
}
],

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@@ -0,0 +1,244 @@
# TCP
## 定义
  TCPTransmission Control Protocol传输控制协议是互联网核心的面向连接、可靠、字节流的传输层协议工作在 OSI 模型的传输层TCP/IP 模型的传输层),基于 IP 协议提供端到端的可靠数据传输服务。它是 HTTP、HTTPS、WebSocket、MQTT 等应用层协议的底层依赖,核心目标是解决 IP 协议 “无连接、不可靠、无顺序” 的缺陷,确保数据在不可靠的网络中准确、完整、有序地传输。
## 特性
### 面向连接
  通信前必须完成「三次握手」建立连接,通信后通过「四次挥手」释放连接:
- 三次握手:客户端发 SYN → 服务器回 SYN+ACK → 客户端发 ACK确保双方收发能力正常
- 四次挥手:客户端发 FIN → 服务器回 ACK → 服务器发 FIN → 客户端回 ACK确保数据传输完毕
### 可靠传输
- 序号与确认号:每个字节都有序号,接收方收到后回复确认号,未收到则发送方重传;
- 超时重传:发送方未在规定时间收到确认,自动重传数据;
- 流量控制:通过滑动窗口机制,防止发送方发送过快导致接收方缓冲区溢出;
- 拥塞控制:通过慢启动、拥塞避免等算法,适应网络带宽变化。
### 面向字节流
  TCP 将应用层数据视为连续的字节流,不保留应用层数据的边界(与 UDP 的 “数据报” 模式不同):
- 发送方:应用层数据被拆分为 TCP 报文段Segment发送拆分规则由 TCP 协议决定(如 MSS 限制)。
- 接收方:将收到的报文段按顺序重组为完整的字节流,再交给应用层,确保数据顺序与发送时一致。
### 有序传输
  TCP 报文段头部包含 “序号Sequence Number” 和 “确认号Acknowledgment Number
- 序号SN标识发送方当前发送的字节流位置如序号为 100 表示当前报文段的第一个字节是整个字节流的第 100 字节)。
- 确认号ACK标识接收方期望下次接收的字节流位置如确认号为 200 表示已正确接收前 199 字节,下次需从 200 字节开始接收)。
- 接收方通过序号排序报文段,丢弃重复报文,确保按发送顺序交付数据。
### 全双工通信
  TCP 连接是双向的,双方可同时发送和接收数据,无需等待对方结束发送:
- 每个方向都有独立的发送缓冲区和接收缓冲区,以及独立的滑动窗口用于流量控制。
- 示例:客户端发送数据的同时,服务器可同步向客户端返回响应,无需等待客户端发送完毕。
## 优缺点
  优点:
1. 可靠、有序、无丢包
2. 支持流量 / 拥塞控制
3. 适用于大数据传输
  缺点:
1. 连接建立 / 释放开销大
2. 头部开销大20-60 字节)
3. 不适合实时性要求极高的场景(如直播低延迟)
# HTTP
## 定义
  HTTPHyperText Transfer Protocol超文本传输协议是互联网的核心协议之一用于客户端如浏览器、App与服务器之间的通信是万维网WWW数据交换的基础。它定义了请求 / 响应的格式、传输规则和状态码等核心机制,支持从简单文本到复杂多媒体(图片、视频、文件)的传输,也是现代 Web 应用的底层通信标准。
## 特性
### 请求 - 响应模式
  通信由客户端主动发起请求服务器接收后处理并返回响应不存在服务器主动向客户端推送数据的情况HTTP/2 引入 Server Push 扩展,可主动推送关联资源)。
  一次完整通信流程:客户端建立连接 → 发送请求 → 服务器处理 → 返回响应 → 连接关闭HTTP/1.1 默认开启长连接 Keep-Alive
### 无状态
  服务器不会保存客户端的会话状态(如登录状态、浏览记录),每次请求都是独立的,服务器无法通过协议本身识别连续请求是否来自同一客户端。通过 Cookie、Session、Token如 JWT等机制补充状态管理。
## 版本
### HTTP/1.01996 年)
- 基础版本,支持 GET、POST、HEAD 三种请求方法。
- 每次请求都需要建立新的 TCP 连接(短连接),连接建立和关闭的开销大,性能较低。
- 不支持长连接、管线化请求,仅支持简单的文本传输。
### HTTP/1.11999 年)
- 默认开启 长连接Keep-Alive同一 TCP 连接可处理多个请求,减少连接开销。
- 支持 管线化请求:客户端可连续发送多个请求,无需等待前一个响应返回(部分浏览器未完全支持)。
- 新增请求方法PUT、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT。
- 支持 chunked 编码分块传输、缓存控制Cache-Control、内容协商等核心功能。
### HTTP/22015 年)
  基于 SPDY 协议优化,核心目标是提升性能:
- 二进制帧传输:将请求 / 响应数据拆分为二进制帧,而非 HTTP/1.x 的文本格式,解析效率更高。
- 多路复用:同一 TCP 连接中可并发处理多个请求(通过帧的 Stream ID 区分),解决 HTTP/1.1 的 “队头阻塞” 问题。
- 服务器推送Server Push服务器可主动向客户端推送关联资源如 HTML 引用的 CSS/JS减少客户端请求次数。
- 头部压缩HPACK对请求头和响应头进行压缩减少传输体积HTTP/1.x 头部重复传输开销大)。
### HTTP/32022 年)
  基于 SPDY 协议优化,核心目标是提升性能:
- 解决 TCP 队头阻塞UDP 无连接特性,单个流的阻塞不影响其他流。
- 更快的连接建立QUIC 集成 TLS 1.3减少握手次数1-RTT 甚至 0-RTT 建立连接)。
- 更好的移动网络支持:支持连接迁移(如手机切换 WiFi/4G 时,连接不中断)。
## 组成
### 请求消息Request
  客户端向服务器发送的请求格式,由 请求行、请求头、空行、请求体 四部分组成:
```http
GET /api/courses/1 HTTP/1.1 # 请求行
Host: lms.example.com # 请求头(键值对形式)
Authorization: Bearer <token>
Accept: application/json
User-Agent: Mozilla/5.0 (Chrome/120.0.0.0)
Content-Type: application/json
{"username": "admin", "password": "123456"} # 请求体可选POST/PUT 等方法常用)
```
#### 请求行
- 请求方法:表示请求的操作类型(常用方法如下表)。
- 请求 URI指定服务器上的资源路径。
- 协议版本:如 HTTP/1.1、HTTP/2。
#### 请求头
&emsp;&emsp;描述请求的附加信息,常用字段:
- Host目标服务器域名如 lms.example.comHTTP/1.1 必选字段。
- User-Agent客户端身份标识如浏览器版本、App 名称)。
- Accept客户端可接收的响应数据格式如 application/json、text/html
- Content-Type请求体的数据格式如 application/json、multipart/form-data文件上传
- Authorization身份认证信息如 Token、Basic Auth
- Cookie客户端存储的会话信息如登录态 Cookie
- Cache-Control缓存控制策略如 no-cache 表示不使用缓存)。
#### 请求体
&emsp;&emsp;可选部分,仅在需要向服务器提交数据时使用(如 POST 提交表单、PUT 更新资源),数据格式由 Content-Type 指定:
- 表单数据application/x-www-form-urlencoded如 username=admin&password=123
- JSON 数据application/json如 {"key": "value"})。
- 文件上传multipart/form-data如 LMS 系统的作业文件上传)。
- 纯文本text/plain。
### 响应消息Response
&emsp;&emsp;服务器向客户端返回的响应格式,由 状态行、响应头、空行、响应体 四部分组成:
```http
HTTP/1.1 200 OK # 状态行
Server: Nginx
Content-Type: application/json
Content-Length: 128
Set-Cookie: sessionId=abc123; Path=/
```
#### 状态行
- 协议版本:如 HTTP/1.1。
- 状态码:表示请求处理结果。
- 状态短语:状态码的文字描述(如 OK、Not Found
#### HTTP状态码
| 分类 | 状态码范围 | 含义 | 常用码 |
|------|------------|-----------------------|-------------------------|
| 1xx | 100-199 | 信息性响应(临时响应)| 100 Continue预检通过|
| 2xx | 200-299 | 成功响应 | 200 OK成功、201 Created资源创建成功、204 No Content成功无响应体|
| 3xx | 300-399 | 重定向 | 301 永久重定向、302 临时重定向、304 Not Modified缓存有效|
| 4xx | 400-499 | 客户端错误 | 400 Bad Request请求参数错误、401 Unauthorized未认证、403 Forbidden权限不足、404 Not Found资源不存在、405 Method Not Allowed请求方法不支持|
| 5xx | 500-599 | 服务器错误 | 500 Internal Server Error服务器内部错误、502 Bad Gateway网关错误、503 Service Unavailable服务不可用、504 Gateway Timeout网关超时|
#### 响应头
&emsp;&emsp;描述响应的附加信息,常用字段:
- Server服务器软件标识如 Nginx、Tomcat
- Content-Type响应体的数据格式如 application/json、text/html
- Content-Length响应体的字节大小。
- Set-Cookie服务器向客户端设置 Cookie如登录态、会话 ID
- Cache-Control缓存控制策略如 max-age=3600 表示缓存 1 小时)。
- Access-Control-Allow-Origin跨域资源共享CORS配置如 * 表示允许所有域名跨域)。
- Location重定向目标地址3xx 状态码必选)。
#### 响应体
&emsp;&emsp;服务器返回的核心数据,数据格式由 Content-Type 指定,常见格式:
- JSON前后端分离项目首选如 {"code": 200, "data": [...]})。
- HTML传统 Web 页面如静态网页、JSP 页面)。
- 图片 / 视频:二进制流(如 image/jpeg、video/mp4
- 纯文本text/plain。
# WebSocket
## 定义
&emsp;&emsp;WebSocket 是一种全双工、双向、持久化的网络通信协议(属于应用层协议),由 HTML5 规范定义,专门解决 HTTP 协议无法实现服务器主动向客户端推送数据的问题。
&emsp;&emsp;它的核心特点是:一旦客户端与服务器建立连接,双方就可以在这个连接上实时、双向地发送数据,无需像 HTTP 那样每次通信都由客户端发起请求,非常适合实时通信场景(如聊天、直播弹幕、实时数据监控、在线协作等)。
| 特性 | HTTP | WebSocket |
|---------------------|-------------------------------|-------------------------------|
| 通信方向 | 单向(客户端请求→服务器响应)| 全双工(双方可同时发数据)|
| 连接类型 | 短连接 / 长连接(需重复请求) | 持久连接(一次建立,持续通信) |
| 数据传输效率 | 每次请求带大量头部信息,效率低 | 连接建立后仅传输数据,开销小 |
| 服务器主动推送 | 不支持HTTP/2 的 Server Push 仅能推送资源,非实时数据) | 原生支持,可主动向客户端发数据 |
| 协议标识 | http:// / https:// | ws:// / wss://(加密版)|
## 特性
### 握手过程
1. 客户端发送 HTTP 请求,请求头包含 Upgrade: websocket 和 Connection: Upgrade表示要升级为 WebSocket 协议);
2. 服务器响应 101 Switching Protocols握手成功连接转为 WebSocket 持久连接;
3. 后续通信不再使用 HTTP 格式,而是 WebSocket 帧格式(二进制 / 文本)。
&emsp;&emsp;请求头:
```http
GET /chat HTTP/1.1
Host: example.com
Upgrade: websocket # 核心请求升级为WebSocket协议
Connection: Upgrade # 核心:表示连接要升级
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ== # 客户端生成的随机密钥,用于验证
Sec-WebSocket-Version: 13 # 指定WebSocket版本主流为13
Origin: https://example.com # 跨域验证
```
&emsp;&emsp;响应头:
```http
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo= # 服务器加密后的密钥,客户端验证
```
### 全双工通信
&emsp;&emsp;此时 HTTP 连接已升级为 WebSocket 连接双方可以通过这个连接实时、双向地发送数据。数据传输采用帧Frame 格式,支持文本数据和二进制数据(如图片、视频流)。
### 帧格式
&emsp;&emsp;WebSocket 数据以帧为单位传输,帧头包含操作码(文本帧 0x01、二进制帧 0x02、关闭帧 0x08 等)、掩码(客户端发送数据需掩码,服务器无需);
### 无同源限制
&emsp;&emsp;WebSocket 不遵循同源策略(但服务器可通过 Origin 头限制跨域);
### 心跳机制
&emsp;&emsp;通过 Ping/Pong 帧维持连接(避免网络设备断开空闲连接,如 LMS 系统需定期发送 Ping 帧,服务器回复 Pong 帧)。
# MQTT
## 定义
&emsp;&emsp;MQTTMessage Queuing Telemetry Transport消息队列遥测传输是一种轻量级、低带宽、低功耗的发布 / 订阅Publish/Subscribe模式物联网IoT通信协议由 IBM 于 1999 年设计,核心目标是解决受限设备(如传感器、嵌入式设备)和低带宽、不稳定网络环境下的高效数据传输问题。
## 架构
- 发布者Publisher发送消息的设备 / 服务;
- 订阅者Subscriber接收消息的设备 / 服务;
- broker代理服务器核心中间件接收发布者的消息根据「主题Topic」转发给订阅者如 EMQ X、Mosquitto、RabbitMQ 支持 MQTT 插件);
- 主题Topic消息的分类标识。
## 特性
### QoS服务质量等级
- QoS 0最多一次消息发送一次不保证送达
- QoS 1至少一次消息至少送达一次可能重复
- QoS 2恰好一次消息仅送达一次最可靠。
### 轻量级
&emsp;&emsp;头部开销极小(固定头部仅 2 字节),消息体支持二进制 / 文本,适合低带宽场景
### 保留消息Retained Message
&emsp;&emsp;broker 保存某个主题的最后一条消息,新订阅者订阅后立即收到该消息
### 遗嘱消息Will Message
&emsp;&emsp;客户端异常断开时broker 自动发送预设消息
### 清洁会话Clean Session
&emsp;&emsp;客户端断开连接后broker 是否保留订阅信息和未送达消息
## 组成
&emsp;&emsp;MQTT 消息由 固定头部Fixed Header、可变头部Variable Header、负载Payload 三部分组成:
| 部分 | 作用 |
|--------------|----------------------------------------------------------------------|
| 固定头部 | 必选2 字节起包含消息类型如发布、订阅、QoS 等级、是否保留消息等标识。 |
| 可变头部 | 可选,仅部分消息类型(如发布、订阅)需要,包含主题名、消息 ID 等信息。 |
| 负载 | 可选,消息的实际内容(如 JSON 字符串、二进制数据),例如 {"temperature": 25}。 |
| 负载 | 可选,消息的实际内容(如 JSON 字符串、二进制数据),例如 {"temperature": 25}。 |

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@@ -192,3 +192,111 @@ public interface UserMapper {
```
&emsp;&emsp;需要执行`mvn compile`后检查`target/generated-sources`文件夹下是否存在生成的转换代码。
# 三、Bean Validation
&emsp;&emsp;Spring Boot的数据校验基于JSR-303/JSR-380规范Bean Validation通常使用Hibernate Validator作为实现。
## 3.1 添加依赖
```xml
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-validation</artifactId>
</dependency>
```
## 3.2 常用检验注解
&emsp;&emsp;Java Bean Validation 常用注解
| 注解 | 适用类型 | 说明 |
|------|----------|------|
| `@NotNull` | 任意类型 | 值不能为 null |
| `@NotBlank` | CharSequence | 字符串不能为 null且必须包含至少一个非空白字符 |
| `@NotEmpty` | CharSequence, Collection, Map, Array | 字符串/集合/数组不能为 null 且不能为空(长度/大小大于 0 |
| `@Size(min=, max=)` | 字符串、集合、数组 | 限制长度或大小在 min 和 max 之间 |
| `@Min(value)` | 数值类型 | 数值必须大于或等于指定值 |
| `@Max(value)` | 数值类型 | 数值必须小于或等于指定值 |
| `@Email` | 字符串 | 字符串必须是合法的电子邮件地址格式 |
| `@Pattern(regexp=)` | 字符串 | 字符串必须匹配指定的正则表达式 |
| `@Future` / `@Past` | 日期时间类型 | 日期必须在当前时间的未来 / 过去 |
## 3.3 使用方法
```java
public class UserDTO {
@NotBlank(message = "用户名不能为空")
@Size(min = 3, max = 20, message = "用户名长度必须在3到20个字符之间")
private String username;
@NotBlank(message = "密码不能为空")
@Size(min = 8, message = "密码长度至少为8个字符")
private String password;
@Email(message = "邮箱格式不正确")
private String email;
}
```
&emsp;&emsp;在Controller的方法参数前使用@Valid或@Validated注解来触发校验
```java
@RestController
public class UserController {
@PostMapping("/users")
public String createUser(@Valid @RequestBody UserDTO userDTO) {
return "用户创建成功";
}
}
```
## 3.4 处理校验错误
```java
@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
@ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
@ExceptionHandler(MethodArgumentNotValidException.class)
public Map<String, String> handleValidationExceptions(MethodArgumentNotValidException ex) {
Map<String, String> errors = new HashMap<>();
ex.getBindingResult().getAllErrors().forEach((error) -> {
String fieldName = ((FieldError) error).getField();
String errorMessage = error.getDefaultMessage();
errors.put(fieldName, errorMessage);
});
return errors;
}
}
```
## 3.5 自定义注解
```java
@Documented
@Constraint(validatedBy = PhoneValidator.class)
@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface PhoneNumber {
String message() default "手机号码格式不正确";
Class<?>[] groups() default {};
Class<? extends Payload>[] payload() default {};
}
```
&emsp;&emsp;校验规则:
```java
public class PhoneValidator implements ConstraintValidator<PhoneNumber, String> {
private static final Pattern PHONE_PATTERN = Pattern.compile("^1[3-9]\\d{9}$");
@Override
public boolean isValid(String value, ConstraintValidatorContext context) {
if (value == null || value.isEmpty()) {
return true; // 使用@NotBlank等注解处理空值
}
return PHONE_PATTERN.matcher(value).matches();
}
}
```
&emsp;&emsp;使用自定义校验:
```java
public class UserDTO {
@PhoneNumber
private String mobile;
}
```

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@@ -17,6 +17,7 @@ SpringBoot 框架学习系列:
- [SpringBoot Starter原理](/Web-Backend/SpringBoot/SpringBootStarter)
- [SpringBoot Bean简介](/Web-Backend/SpringBoot/SpringBootBean)
- [SpringBoot3原生镜像](/Web-Backend/SpringBoot/SpringBoot3-GraalVM)
- [SpingBoot技巧](/Web-Backend/SpringBoot/SpingBoot-Skills)
### 🐍 FastAPI
Python FastAPI 框架学习:
@@ -30,4 +31,4 @@ Python FastAPI 框架学习:
- [Flyway简单使用](/Web-Backend/Others/Flyway)
- [MyBatis简介和使用](/Web-Backend/Others/MyBatis)
- [RustFS简介和使用](/Web-Backend/Others/RustFS)
- [JsonView和MapStruct使用](/Web-Backend/Others/JsonView-MapStruct)
- [网络编程简介](/Web-Backend/Others/Netword-Program)