本文为社区首发签约文章，14天内制止转载，14天后未获授权制止转载，侵权必究！
话说，UDP比TCP快吗？
信任就算不是八股文老手，也会下意识的脱口而出：”是“。
这要追问为什么，估量咱们也能说出个大约。
但这也让人猎奇，用UDP就必定比用TCP快吗？什么情况下用UDP会比用TCP慢？
咱们今天就来聊下这个论题。
运用socket进行数据传输
作为一个程序员，假设咱们需求在A电脑的进程发一段数据到B电脑的进程，咱们一般会在代码里运用socket进行编程。
socket就像是一个电话或许邮箱（邮政的信箱）。当你想要发送音讯的时分，拨通电话或许将信息塞到邮箱里，socket内核会主动完成将数据传给对方的这个进程。
依据socket咱们能够挑选运用TCP或UDP协议进行通讯。
关于TCP这样的牢靠性协议，每次音讯宣布后都能明确知道对方收没收到，就像打电话相同，只要”喂喂”两下就能知道对方有没有在听。
而UDP就像是给邮政的信箱寄信相同，你寄出去的信，根本就不知道对方有没有正常收到，丢了也是有或许的。
这让我想起了大约17年前，其时还没有现在这么发达的网购，想买一本《掌机迷》杂志，还得往信封里塞钱，然后一等便是一个月，好几次都置疑信是不是丢了。我至今印象深入，由于那是我和我哥攒了良久的钱。。。
回到socket编程的论题上。
创立socket的方式就像下面这样。
fd = socket(AF_INET, 具体协议,0);
注意上面的”具体协议“，假如传入的是SOCK_STREAM，是指运用字节流传输数据，说白了便是TCP协议。
假如传入的是SOCK_DGRAM，是指运用数据报传输数据，也便是UDP协议。
回来的fd是指socket句柄，能够理解为socket的身份证号。经过这个fd你能够在内核中找到唯一的socket结构。
假如想要经过这个socket发音讯，只需求操作这个fd就行了，比方执行 send(fd, msg, ...)，内核就会经过这个fd句柄找到socket然后进行发数据的操作。
假如一切顺利，此刻对方执行接纳音讯的操作，也便是 recv(fd, msg, ...)，就能拿到你发的音讯。
关于反常情况的处理
但假如不顺利呢？
比方音讯发到一半，丢包了呢?
丢包的原因有许多，之前写过的《用了TCP协议，就必定不会丢包吗？》有具体聊到过，这儿就不再展开。
那UDP和TCP的情绪就不太相同了。
UDP表示，”哦，是吗？然后呢？关我x事”
TCP情绪就截然相反了，”啊？那可不行，是不是我发太快了呢？是不是链路太堵被别人影响到了呢？不过你放心，我肯定给你补发”
TCP老实人石锤了。咱们来看下这个老实人在背面都默默做了哪些工作。
重传机制
关于TCP，它会给宣布的音讯打上一个编号（sequence），接纳方收到后回一个承认(ack)。发送方能够经过ack的数值知道接纳方收到了哪些sequence的包。
假如长时间等不到对方的承认，TCP就会重新发一次音讯，这便是所谓的重传机制。
流量操控机制
但重传这件事自身对功能影响是比较严重的，所以是下下策。
所以TCP就需求思考有没有方法能够尽量防止重传。
由于数据发送方和接纳方处理数据才能或许不同，因而假如能够依据两边的才能去调整发送的数据量就好了，所以就有了发送和接纳窗口，基本上从姓名就能看出它的作用，比方接纳窗口的巨细便是指，接纳方当前能接纳的数据量巨细，发送窗口的巨细就指发送方当前能发的数据量巨细。TCP依据窗口的巨细去操控自己发送的数据量，这样就能大大削减丢包的概率。
滑动窗口机制
接纳方的接纳到数据之后，会不断处理，处理才能也不是一成不变的，有时分处理的快些，那就能够收多点数据，处理的慢点那就希望对方能少发点数据。究竟发多了就有或许处理不过来导致丢包，丢包会导致重传，这可是下下策。因而咱们需求动态的去调节这个接纳窗口的巨细，所以就有了滑动窗口机制。
看到这儿咱们或许就有点迷了，流量操控和滑动窗口机制形似很像，它们之间是啥联系？我总结一下。其完成在TCP是经过滑动窗口机制来完成流量操控机制的。
拥塞操控机制
但这还不够，有时分发生丢包，并不是由于发送方和接纳方的处理才能问题导致的。而是跟网络环境有关，咱们能够将网络想象为一条公路。马路上或许堵满了别人家的车，只留下一辆车的空间。那就算你家有5辆车，目的地也正好有5个停车位，你也没方法一起悉数一起上路。所以TCP希望能感知到外部的网络环境，依据网络环境及时调整自己的发包数量，比方马路只够两辆车跑，那我就只发两辆车。但外部环境这么杂乱，TCP是怎样感知到的呢？
TCP会先慢慢试探的发数据，不断加码数据量，越发越多，先发一个，再发2个，4个…。直到出现丢包，这样TCP就知道现在当前网络大约吃得消几个包了，这既是所谓的拥塞操控机制。
不少人会疑问流量操控和拥塞操控的联系。我这儿小小的总结下。流量操控针对的是单个衔接数据处理才能的操控，拥塞操控针对的是整个网络环境数据处理才能的操控。
分段机制
但上面说到的都是怎样下降重传的概率，似乎重传这个工作便是无法防止的，那假如确实发生了，有没有方法下降它带来的影响呢？
有。当咱们需求发送一个超大的数据包时，假如这个数据包丢了，那就得重传相同大的数据包。但假如我能将其分红一小段一小段，那就算真丢了，那我也就只需求重传那一小段就好了，大大减小了重传的压力，这便是TCP的分段机制。
而这个所谓的一小段的长度，在传输层叫MSS（Maximum Segment Size），数据包长度大于MSS则会分红N个小于等于MSS的包。
而在网络层，假如数据包还大于MTU（Maximum Transmit Unit），那还会持续分包。
一般情况下，MSS=MTU-40Byte，所以TCP分段后，到了IP层大约率就不会再分片了。
乱序重排机制
已然数据包会被分段，链路又这么杂乱还会丢包，那数据包乱序也就显得不奇怪了。比方发数据包1,2,3。1号数据包走了其他网络路径，2和3数据包先到，1数据包后到，所以数据包次序就成了2,3,1。这一点TCP也考虑到了，依靠数据包的sequence，接纳方就能知道数据包的先后次序。
后发的数据包先到是吧，那就先放到专门的乱序行列中，等数据都到齐后，重新整理好乱序行列的数据包次序后再给到用户，这便是乱序重排机制。
衔接机制
前面说到，UDP是无衔接的，而TCP是面向衔接的。
这儿说到的衔接到底是啥？
TCP经过上面说到的各种机制完成了数据的牢靠性。这些机制背面是经过一个个数据结构来完成的逻辑。而为了完成这套逻辑，操作系统内核需求在两头代码里保护一套杂乱的状态机（三次握手，四次挥手，RST，closing等反常处理机制），这套状态机其实便是所谓的”衔接”。这其实便是TCP的衔接机制，而UDP用不上这套状态机，因而它是”无衔接”的。
网络环境链路很长，还杂乱，数据丢包是很常见的。
咱们平常用TCP做各种数据传输，完全对这些工作无感知。
哪有什么年月静好，是TCP替你负重前行。
这便是TCP三大特性”面向衔接、牢靠的、依据字节流”中”牢靠“的意义。
不信你改用UDP试试，丢包那便是真丢了，丢到你置疑人生。
用UDP就必定比用TCP快吗？
这时分UDP就不服了：”正由于没有这些杂乱的TCP牢靠性机制，所以我很快啊“
嗯，这也是大部分人以为UDP比TCP快的原因。
实际上大部分情况下也确实是这样的。这话没毛病。
那问题就来了。
有没有用了UDP但却比TCP慢的情况呢？
其实也有。
在回答这个问题前，我需求先说下UDP的用处。
实际上，大部分人也不会测验直接拿裸udp放到生产环境中去做项目。
那UDP的价值在哪？
在我看来，UDP的存在，本质是内核提供的一个最小网络传输功能。
许多时分，咱们尽管号称自己用了UDP，但实际上都很忌惮它的丢包问题，所以大部分情况下都会在UDP的基础上做各种不同程度的应用层牢靠性保证。比方王者农药用的KCP，以及最近很火的QUIC（HTTP3.0），其实都在UDP的基础上做了重传逻辑，完成了一套相似TCP那样的牢靠性机制。
教科书上最爱提UDP适合用于音视频传输，由于这些场景答应丢包。但其实也不是什么包都能丢的，比方重要的要害帧啥的，该重传还得重传。除此之外，还有一些乱序处理机制。举个比方吧。
打音视频电话的时分，你或许遇到过丢失中心某部分信息的情况，但应该从来没遇到过乱序的情况吧。
比方对方打网络电话给你，说了：”我好想给小白来个点赞在看！“
这时分网络信号欠好，你或许会听到”我….点赞在看”。
但却从来没遇到过”在看小白好想赞”这样的乱序场景吧？
所以说，尽管挑选了运用UDP，但一般仍是会在应用层上做一些重传机制的。
所以问题就来了，假如现在我需求传一个特别大的数据包。
在TCP里，它内部会依据MSS的巨细分段，这时分进入到IP层之后，每个包巨细都不会超越MTU，因而IP层一般不会再进行分片。这时分发生丢包了，只需求重传每个MSS分段就够了。
但关于UDP，其自身并不会分段，假如数据过大，到了IP层，就会进行分片。此刻发生丢包的话，再次重传，就会重传整个大数据包。
关于上面这种情况，运用UDP就比TCP要慢。
当然，处理起来也不杂乱。这儿的要害点在所以否完成了数据分段机制，运用UDP的应用层假如也完成了分段机制的话，那就不会出现上述的问题了。
总结
- TCP为了完成牢靠性，引入了重传机制、流量操控、滑动窗口、拥塞操控、分段以及乱序重排机制。而UDP则没有完成，因而一般来说TCP比UDP快。
- TCP是面向衔接的协议，而UDP是无衔接的协议。这儿的”衔接“其实是，操作系统内核在两头代码里保护的一套杂乱状态机。
- 大部分项目，会在依据UDP的基础上，模仿TCP，完成不同程度的牢靠性机制。比方王者农药用的KCP其实就在依据UDP在应用层里完成了一套重传机制。
- 关于UDP+重传的场景，假如要传超大数据包，并且没有完成分段机制的话，那数据就会在IP层分片，一旦丢包，那就需求重传整个超大数据包。而TCP则不需求考虑这个，内部会主动分段，丢包重传分段就行了。这种场景下，其实TCP更快。
最终
最近原创更文的阅读量稳步下跌，思前想后，夜里辗转反侧。
我有个不成熟的恳求。
脱离广东好长时间了，良久没人叫我靓仔了。
咱们能够在评论区里，叫我一靓仔吗？
我这么仁慈质朴的愿望，能被满足吗？
假如真实叫不出口的话，能帮我点下关注和右下角的点赞+收藏吗？
