Java岗大厂面试百日冲刺【Day6】 —— 网络编程1
本文已获得原作者 _陈哈哈 授权并经过重新整理规划后发布。
本栏目Java开发岗高频面试题主要出自以下各技术栈：Java基础知识、集合容器、并发编程、JVM、Spring全家桶、MyBatis等ORMapping框架、MySQL数据库、Redis缓存、RabbitMQ消息队列、Linux操作技巧等。
面试题1：说一下TCP连接的三次握手和四次挥手吧
握手：TCP连接
挥手：TCP断开
三次握手：
首先，三次握手的本质是确认通信双方（Client端、Server端）收发数据的能力；
三次握手其实就是指：建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包，通过这三个请求包，来确认双方（Client、Server）的接收能力和发送能力是否正常，同时，指定自己的初始化序列号为后面的可靠性传送做准备。实质上就是连接服务器指定端口，建立TCP连接，并同步连接双方的序列号和确认号，交换TCP窗口大小信息。
注：刚开始客户端处于 Closed 的状态，服务端处于 Listen 状态。
三次握手（连接）流程白话文介绍：
我和女朋友养了一只信鸽来传信，今天我要试一试好不好使，不好使晚上我就准备吃烧烤。
第一次握手：我把信（第一封信）绑在鸽子腿上发给女朋友，如果女朋友收到了，就确定了我的发件能力和她的收件能力没问题；第二次握手：然后女朋友给我回信（第二封信），我如果收到了，说明我的收件能力和她的发件能力没问题；第三次握手：然而此时女朋友还不知道她的发件能力和我的收件能力是否正常；因此我还要给他发（第三封信）说明，收到后最终决定晚上去吃烤鱼。- 信鸽：卧槽，真tm累，你们手机都是假的吧。
三次握手理论流程：
第一次握手：客户端将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给服务器端，客户端进入SYN_SENT状态，等待服务器端确认。第二次握手：服务器端收到数据包后由标志位SYN=1知道客户端请求建立连接，服务器端将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给客户端以确认连接请求，服务器端进入SYN_RCVD状态。第三次握手：客户端收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给服务器端，服务器端检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，客户端和服务器端进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后客户端与服务器端之间可以开始传输数据了。
四次挥手：
四次挥手即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发。
由于TCP连接是全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭。
四次挥手理论流程
- 中断连接端可以是客户端，也可以是服务器端。
第一次挥手：客户端发送一个FIN=M，用来关闭客户端到服务器端的数据传送，客户端进入FIN_WAIT_1状态。意思是说"我客户端没有数据要发给你了"，但是如果你服务器端还有数据没有发送完成，则不必急着关闭连接，可以继续发送数据。第二次挥手：服务器端收到FIN后，先发送ack=M+1，告诉客户端，你的请求我收到了，但是我还没准备好，请继续你等我的消息。这个时候客户端就进入FIN_WAIT_2 状态，继续等待服务器端的FIN报文。第三次挥手：当服务器端确定数据已发送完成，则向客户端发送FIN=N报文，告诉客户端，好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了。服务器端进入LAST_ACK状态。第四次挥手：客户端收到FIN=N报文后，就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕服务器端不知道要关闭，所以发送ack=N+1后进入TIME_WAIT状态，如果Server端没有收到ACK则可以重传。服务器端收到ACK后，就知道可以断开连接了。客户端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明服务器端已正常关闭，那好，我客户端也可以关闭连接了。最终完成了四次握手。
为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，“你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。
如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒钟发送一次。
若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。
面试题2：常见的HTTP状态码有哪些？
HTTP状态码表示客户端HTTP请求的返回结果、标识服务器处理是否正常、表明请求出现的错误等。
状态码的类别：
| 状态码 | 原因 |
|---|---|
| 1XX | Informational（信息性状态码） 接受的请求正在处理 |
| 2XX | Success（成功状态码） 请求正常处理完毕 |
| 3XX | Redirection（重定向状态码） 需要进行附加操作以完成请求 |
| 4XX | Client Error（客户端错误状态码） 服务器无法处理请求 |
| 5XX | Server Error（服务器错误状态码） 服务器处理请求出错 |
| 状态码 | 原因 |
|---|---|
| 200 | OK，表示从客户端发来的请求在服务器端被正确处理 |
| 204 | No content，表示请求成功，但响应报文不含实体的主体部分 |
| 206 | Partial Content，进行范围请求成功 |
| 状态码 | 原因 |
|---|---|
| 301 | moved permanently，永久性重定向，表示资源已被分配了新的 URL |
| 302 | found，临时性重定向，表示资源临时被分配了新的 URL |
| 303 | see other，表示资源存在着另一个 URL，应使用 GET 方法获取资源 |
| 304 | not modified，表示服务器允许访问资源，但请求未满足条件的情况（与重定向无关） |
| 307 | temporary redirect，临时重定向，和302含义类似，但是期望客户端保持请求方法不变向新的地址发出请求 |
| 状态码 | 原因 |
|---|---|
| 400 | bad request，请求报文存在语法错误 |
| 401 | unauthorized，表示发送的请求需要有通过 HTTP 认证的认证信息 |
| 403 | forbidden，表示对请求资源的访问被服务器拒绝，可在实体主体部分返回原因描述 |
| 404 | not found，表示在服务器上没有找到请求的资源 |
| 状态码 | 原因 |
|---|---|
| 500 | internal sever error，表示服务器端在执行请求时发生了错误 |
| 501 | Not Implemented，表示服务器不支持当前请求所需要的某个功能 |
| 502 | Bad gateway，服务器故障，网关异常 |
| 503 | service unavailable，表明服务器暂时处于超负载或正在停机维护，无法处理请求 |
面试题3：先说说GET和POST请求有哪些区别吧？
- GET请求在URL中传送的参数是有长度限制的，而POST没有。
- GET比POST更不安全，因为参数直接暴露在URL上，所以不能用来传递敏感信息。而POST数据不会显示在URL中。是放在Request body中。
- 对参数的数据类型，GET只接受ASCII字符，而POST没有限制。
- GET请求参数会被完整保留在浏览器历史记录里；相反，POST请求参数也不会被浏览器保留。
- GET请求只能进行url编码（application/x-www-form-urlencoded），而POST支持多种编码方式。
- GET请求会被浏览器主动缓存，而POST不会，除非手动设置。
- GET在浏览器回退时是无害的，而POST会再次提交请求。
那Get请求有Request body么？如果有的话参数可以像Post请求一样放在里面么？
其实吧，GET和POST在本质上没有区别，都是HTTP协议中的两种发送请求的方法。而HTTP呢，是基于TCP/IP的关于数据如何在万维网中如何通信的协议。
万维网：简称WWW，是World Wide Web的简称，也称为Web、3W等
HTTP的底层是TCP/IP。所以GET和POST的底层也是TCP/IP，也就是说，GET/POST都是TCP链接。
GET和POST能做的事情是一样一样的。你要给GET加上request body，给POST带上url参数，技术上是完全行的通的。
举个例子吧：
TCP就像汽车，我们用TCP来运输数据，它很可靠，从来不会发生丢件少件的现象。
但是如果路上跑的全是看起来一模一样的汽车，那这个世界看起来是一团混乱，送急件的汽车可能被前面满载货物的汽车拦堵在路上，整个交通系统一定会瘫痪。
为了避免这种情况发生，交通规则HTTP诞生了。HTTP给汽车运输设定了好几个服务类别，包括GET, POST, PUT等等，
HTTP规定，当执行GET请求的时候，要给汽车贴上GET的标签（设置method为GET），而且要求把传送的数据放在车顶上（url中）以方便记录。
如果是POST请求，就要在车上贴上POST的标签，并把货物放在车厢里（request body中）。
当然，你也可以在用GET的时往车厢内偷偷藏点货物，但这并不不光彩；也可以在POST的时候在车顶上也放一些数据，也会让人觉得傻乎乎的。
HTTP只是个行为准则，而GET和POST本质上就是TCP链接，并无差别。但是由于HTTP的规定和浏览器/服务器的限制，导致他们在应用过程中体现出一些不同。
那你刚才说的URL中传送参数的长度限制在Get和Post中都是怎么样的呢？
其实在Web中啊，还有另一个重要的角色：运输公司。
不同的浏览器Client端（发起http请求）和服务器server端（接受http请求）就是不同的运输公司。
虽然理论上，你可以在车顶上无限的堆货物（url中无限加参数）。但是运输公司可不傻，装货和卸货也是有很大成本的，他们会限制单次运输量来控制风险，数据量太大对浏览器和服务器都是很大负担。
业界不成文的规定是：（大多数）浏览器通常都会限制url长度在2K个字节，而（大多数）服务器最多处理64K大小的url。
超过的部分，恕不处理。如果你用GET服务，在request body偷偷藏了数据，不同服务器的处理方式也是不同的，有些服务器会帮你卸货，读出数据，有些服务器直接忽略。
所以，虽然GET可以带request body，却不能保证一定能被接收到。
我之前处理过一个bug，用户反应查询没有响应，同事查了日志后才发现有几个参数都是undefined，很奇怪，最后发现原来是因为Get请求第一个查询参数太长了，导致URL后面的部分服务器无法接收 ，后来把请求改成post，将参数放在request body后就可以了。
那么你知道Get、Post请求发送的数据包有什么不同吗？
嗯嗯，是这样的，GET请求时产生一个TCP数据包；POST请求时产生两个TCP数据包。
- GET：浏览器会把http header和data一并发送出去，服务器响应200（返回数据）；
- POST：浏览器先发送header，服务器响应100 continue，浏览器再发送data，服务器响应200 OK（返回数据）。
就像是GET只需要汽车跑一趟就把货送到了，而POST得跑两趟，第一趟，先去和服务器打个招呼“老铁，我等下要送一批货来，你们准备接收一下哈”，然后再回头把货送过去。
因为POST需要两步，理论上时间上消耗的要多一点，看起来GET比POST更有效。但并不是，后来发现原来是个坑。在我看来：
- GET与POST都有自己的语义，不能随便混用。
- 据研究，在网络环境好的情况下，发一次包的时间和发两次包的时间差别基本可以无视。而在网络环境差的情况下，两次包的TCP在验证数据包完整性上，有非常大的优点。
- 并不是所有浏览器都会在POST中发送两次包，Firefox就只发送一次。我去年用Chrome浏览器测试发现也是只发送一次，所以我认为Get、POST性能差可以人为忽略。
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