UDP 和 TCP 的 socket 分别一般用在什么地方？
UDP 和 TCP 作为网络通信中两个最基础的传输层协议，它们的应用场景差异很大，选择哪种协议很大程度上取决于应用的需求。理解它们的区别，就像理解在城市里选择驾车还是骑自行车一样，各有优劣，适合不同的出行目的。
先来聊聊 TCP：
想象一下，你需要给一个非常重要的文件打包，然后通过邮局寄送。你希望这个文件安全、有序地到达收件人手中，并且你希望能知道对方是否收到了。这就是 TCP 的感觉。
TCP (Transmission Control Protocol 传输控制协议) 是一种 面向连接的、可靠的、基于字节流的传输协议。听起来有点绕，我们拆开来看：
面向连接 (ConnectionOriented): 在数据传输之前，TCP 需要先建立一个连接。这就像你在寄快递前，需要先和邮局确认好地址、联系方式等信息，并且邮局也需要为你分配一个包裹号。这个过程叫做 三次握手 (ThreeWay Handshake)。当数据传输完毕，还需要进行 四次挥手 (FourWay Handshake) 来断开连接。这个建立和断开连接的过程虽然增加了一点开销，但确保了后续通信的可靠性。
可靠的 (Reliable): TCP 承诺你的数据会按顺序、不丢失、不重复地到达。它是如何做到的呢？
确认应答 (Acknowledgement ACK): 发送方发送数据后，会等待接收方发送一个确认应答。如果超时没有收到 ACK，发送方会认为数据丢失了，然后 重传 (Retransmission)。
序列号 (Sequence Number): TCP 给每一个发送的字节都分配一个序列号。接收方可以根据序列号来判断数据是否乱序，并进行重组。
校验和 (Checksum): TCP 会在数据中加入校验和，接收方收到数据后会进行校验，以检测数据是否在传输过程中发生错误。
流量控制 (Flow Control): TCP 会根据接收方的接收能力来调整发送数据的速度，避免发送方发送过快导致接收方缓冲区溢出。这就像你寄快递，邮局会考虑你的包裹数量和你收件人的处理能力。
拥塞控制 (Congestion Control): 当网络出现拥塞时，TCP 会主动降低发送速率，以缓解网络压力，避免网络崩溃。这就像当你发现马路堵车时，你会减速慢行，而不是继续往前冲。
基于字节流 (StreamOriented): TCP 不关心你发送的数据是以什么“包”为单位的，它把你的数据看作是一连串的字节流。应用层需要自己决定在哪里分割数据。
那么，TCP 通常用在哪些地方呢？
任何一个对数据 准确性 和 完整性 要求极高的应用都会优先选择 TCP。
网页浏览 (HTTP/HTTPS): 当你访问一个网站时，浏览器需要从服务器获取 HTML 文件、CSS 样式、JavaScript 脚本、图片等资源。这些数据的准确传输至关重要，任何一点缺失都可能导致网页显示异常。TCP 的可靠性保证了所有这些内容都能被完整地接收。
文件传输 (FTP): 无论是上传还是下载文件，数据的完整性是最基本的要求。丢失一个字节的文件，文件可能就无法打开或损坏了。FTP 协议就建立在 TCP 之上。
电子邮件 (SMTP/POP3/IMAP): 发送和接收邮件也是一个需要可靠传输的场景。你不想你的邮件内容丢失或者错乱。
远程登录 (SSH/Telnet): 当你通过 SSH 连接到服务器进行操作时，你的每一个键盘输入、每一条命令都需要精确无误地传送到服务器，并且服务器的输出也要准确地传回你的终端。
数据库连接: 客户端与数据库服务器之间的数据交换也需要高度的可靠性，任何数据错误都可能导致数据库操作失败。
简单来说，如果你不希望丢失任何数据，并且顺序很重要，那么 TCP 就是你的首选。
接下来聊聊 UDP：
想象一下，你在看一场足球比赛的直播。你希望画面和声音尽可能流畅地播放，即使偶尔漏掉一帧画面或者短暂的声音卡顿，你也仍然可以理解比赛的进程。这就是 UDP 的感觉。
UDP (User Datagram Protocol 用户数据报协议) 是一种 无连接的、不可靠的、基于数据报的传输协议。和 TCP 相比，它更加“随性”。
无连接 (Connectionless): UDP 在发送数据之前，不需要建立连接。发送方直接将数据报发送出去，就像你把一封信直接投入邮筒，不用管邮局有没有为你准备好收信渠道。
不可靠的 (Unreliable): 这是 UDP 最显著的特点，也是它效率高的原因。UDP 不保证 数据的可靠性：
不保证到达: 数据报可能在传输过程中丢失，UDP 不会主动重传。
不保证顺序: 数据报可能乱序到达，UDP 不会重新排序。
不保证不重复: 理论上，同一份数据报可能会被发送多次，导致重复。
没有流量控制和拥塞控制: UDP 发送数据就像是把东西“丢出去”，不管对方能不能接收。
基于数据报 (DatagramOriented): UDP 发送的数据是独立的数据报（也称为“消息”或“包”）。每个数据报都包含源端口和目标端口信息，并且是独立寻址的。这意味着应用层发送多大的数据报，UDP 就按照这个大小来发送，不会像 TCP 那样将数据切割或合并。
那么，UDP 通常用在哪些地方呢？
UDP 的主要优势在于它的 速度快 和 开销小。这使得它非常适合那些对实时性要求高、可以容忍少量数据丢失的应用。
视频和音频流 (Realtime Streaming): 像在线直播、视频会议、语音通话等。在这些场景下，即使偶尔丢失一帧画面或一小段声音，对整体体验的影响远小于因等待重传而造成的延迟。UDP 的低延迟特性是这些应用的关键。
在线游戏 (Online Gaming): 玩家的移动、动作等信息需要快速地在客户端和服务器之间传递。即使偶尔漏掉一个玩家的移动指令，通常可以通过其他数据包来弥补，或者玩家的下一个指令会立即跟上。如果使用 TCP，等待重传的延迟会让游戏体验变得非常糟糕。
域名系统 (DNS): 当你的电脑需要查询一个网址对应的 IP 地址时，它会向 DNS 服务器发送一个查询请求。这个请求通常很小，并且需要快速响应。DNS 使用 UDP，是因为即使请求丢失了，客户端也可以简单地重新发送一次。TCP 的连接建立过程对于这种短小、频繁的请求来说是多余的开销。
网络协议 (SNMP): SNMP (Simple Network Management Protocol) 用于网络设备的管理和监控，它也常使用 UDP 来发送和接收管理信息。
广播和多播 (Broadcast/Multicast): UDP 非常适合发送广播（发送给网络上的所有设备）和多播（发送给一组指定设备）消息，因为这些操作不需要事先建立点对点的连接。
简单来说，如果你需要快速地发送数据，并且可以接受偶尔丢失一点点数据或者顺序有点乱，那么 UDP 可能是更好的选择。
总结一下，选择 UDP 还是 TCP，主要看你的应用对“可靠性”和“实时性”的权衡：
需要绝对可靠的数据传输，不怕一点点延迟？ > TCP
追求极致的速度和实时性，可以容忍少量数据损失？ > UDP
很多时候，应用层协议会根据自己的需求，在 UDP 的基础上实现自己的可靠性机制，以获得更好的性能表现。这就像你在骑自行车时，自己也可以为自行车加装一些额外的功能，让它更适合你的路况和需求。
先来聊聊 TCP：
想象一下，你需要给一个非常重要的文件打包，然后通过邮局寄送。你希望这个文件安全、有序地到达收件人手中，并且你希望能知道对方是否收到了。这就是 TCP 的感觉。
TCP (Transmission Control Protocol 传输控制协议) 是一种 面向连接的、可靠的、基于字节流的传输协议。听起来有点绕，我们拆开来看：
面向连接 (ConnectionOriented): 在数据传输之前，TCP 需要先建立一个连接。这就像你在寄快递前，需要先和邮局确认好地址、联系方式等信息，并且邮局也需要为你分配一个包裹号。这个过程叫做 三次握手 (ThreeWay Handshake)。当数据传输完毕，还需要进行 四次挥手 (FourWay Handshake) 来断开连接。这个建立和断开连接的过程虽然增加了一点开销，但确保了后续通信的可靠性。
可靠的 (Reliable): TCP 承诺你的数据会按顺序、不丢失、不重复地到达。它是如何做到的呢？
确认应答 (Acknowledgement ACK): 发送方发送数据后，会等待接收方发送一个确认应答。如果超时没有收到 ACK，发送方会认为数据丢失了，然后 重传 (Retransmission)。
序列号 (Sequence Number): TCP 给每一个发送的字节都分配一个序列号。接收方可以根据序列号来判断数据是否乱序，并进行重组。
校验和 (Checksum): TCP 会在数据中加入校验和，接收方收到数据后会进行校验，以检测数据是否在传输过程中发生错误。
流量控制 (Flow Control): TCP 会根据接收方的接收能力来调整发送数据的速度，避免发送方发送过快导致接收方缓冲区溢出。这就像你寄快递，邮局会考虑你的包裹数量和你收件人的处理能力。
拥塞控制 (Congestion Control): 当网络出现拥塞时，TCP 会主动降低发送速率，以缓解网络压力，避免网络崩溃。这就像当你发现马路堵车时，你会减速慢行，而不是继续往前冲。
基于字节流 (StreamOriented): TCP 不关心你发送的数据是以什么“包”为单位的，它把你的数据看作是一连串的字节流。应用层需要自己决定在哪里分割数据。
那么，TCP 通常用在哪些地方呢？
任何一个对数据 准确性 和 完整性 要求极高的应用都会优先选择 TCP。
网页浏览 (HTTP/HTTPS): 当你访问一个网站时，浏览器需要从服务器获取 HTML 文件、CSS 样式、JavaScript 脚本、图片等资源。这些数据的准确传输至关重要，任何一点缺失都可能导致网页显示异常。TCP 的可靠性保证了所有这些内容都能被完整地接收。
文件传输 (FTP): 无论是上传还是下载文件，数据的完整性是最基本的要求。丢失一个字节的文件，文件可能就无法打开或损坏了。FTP 协议就建立在 TCP 之上。
电子邮件 (SMTP/POP3/IMAP): 发送和接收邮件也是一个需要可靠传输的场景。你不想你的邮件内容丢失或者错乱。
远程登录 (SSH/Telnet): 当你通过 SSH 连接到服务器进行操作时，你的每一个键盘输入、每一条命令都需要精确无误地传送到服务器，并且服务器的输出也要准确地传回你的终端。
数据库连接: 客户端与数据库服务器之间的数据交换也需要高度的可靠性，任何数据错误都可能导致数据库操作失败。
简单来说，如果你不希望丢失任何数据，并且顺序很重要，那么 TCP 就是你的首选。
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不可靠的 (Unreliable): 这是 UDP 最显著的特点，也是它效率高的原因。UDP 不保证 数据的可靠性：
不保证到达: 数据报可能在传输过程中丢失，UDP 不会主动重传。
不保证顺序: 数据报可能乱序到达，UDP 不会重新排序。
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网络协议 (SNMP): SNMP (Simple Network Management Protocol) 用于网络设备的管理和监控，它也常使用 UDP 来发送和接收管理信息。
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简单来说，如果你需要快速地发送数据，并且可以接受偶尔丢失一点点数据或者顺序有点乱，那么 UDP 可能是更好的选择。
总结一下，选择 UDP 还是 TCP，主要看你的应用对“可靠性”和“实时性”的权衡：
需要绝对可靠的数据传输，不怕一点点延迟？ > TCP
追求极致的速度和实时性，可以容忍少量数据损失？ > UDP
很多时候，应用层协议会根据自己的需求，在 UDP 的基础上实现自己的可靠性机制，以获得更好的性能表现。这就像你在骑自行车时，自己也可以为自行车加装一些额外的功能，让它更适合你的路况和需求。
网友意见
UDP 的使用范围很窄，而且编程比 TCP 难多了：
- 你真的很在乎延迟，不能忍受重传，那么就用UDP，例如 NTP 协议。重传NTP消息纯属添乱。
- 你真的不在乎可靠性，丢一些包也不需要重传，那么就可以用 UDP。例子我想不出来。有人说音频或视频流可以用UDP，不过据我看来各大视频网站都用HTTP协议，而HTTP是基于TCP的。
- 你需要NAT穿透，那么不得不用UDP。
- 其他情况，一旦程序要自己做重传，你都是在用UDP模拟出蹩脚的TCP，还不如直接用TCP呢。
总之：使用 UDP 需要有强大到不容置疑的理由，when in doubt, use TCP.
一些协议，出于历史原因，受当时技术和网络条件限制，选择了基于UDP实现，其选择的理由现在很可能已经不再成立了。因此“xxx协议用UDP”不是你现在写网络应用程序也该用UDP的理由，除非你本身就是在实现xxx协议。
另外，那些说TCP比UDP慢、效率低的，你拿UDP写个程序，把千兆网带宽打满（TCP等价的代码只有两行：客户端 while (true) { send(...); } 服务端 while (true) { recv(...); }。），且不说你的程序会有多复杂，先看看goodput到底是不是比TCP大、CPU使用率是不是比TCP低嘛。
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