进程之间怎样通过网络传递数据

一、💡 一句话理解

进程通过网络传数据，就是把数据变成字节，通过 Socket 发给另一个进程，再由对方还原和处理。

例如：订单服务想知道商品库存，就把“查询商品 1001 的库存”发给库存服务，库存服务处理后再返回结果。

二、📡 需要认识的几个概念

概念	简单理解
IP 地址	指定要访问的网络地址
端口	操作系统用它找到对应的通信端点，例如库存服务监听的 9000 端口；它不是进程编号
Socket（套接字）	程序使用操作系统网络能力的入口，可以通过它收发数据
TCP	提供可靠、有序的字节传输能力
通信协议	双方约定数据的格式，以及怎样识别一条完整消息

可以先记成：IP 和端口确定去哪里，Socket 用来收发，协议规定怎么理解。

2.1 Socket 是什么

Socket 就是程序用来发送和接收网络数据的“收发口”。

你可以把它理解成打电话时使用的电话机：

打电话	网络通信
对方的电话号码	对方的 IP 和端口
使用电话机说话、听回复	通过 Socket 发送、接收数据
电话网络负责传声音	操作系统和网络负责传字节

比如订单服务查询库存，就像订单服务给库存服务打电话：

订单服务：通过自己的 Socket 发出“查询商品 1001 的库存”
库存服务：通过自己的 Socket 收到请求，查询库存
库存服务：通过 Socket 回复“库存还有 20 件”
订单服务：通过 Socket 收到结果

这里的“电话机”只是类比，Socket 实际上是操作系统提供给程序使用的通信工具。

学 RPC 时先记住：序列化负责把对象变成可传输的数据，Socket 负责收发这些数据。RPC 框架通常会替你管理这些操作。

2.2 序列化是什么，和 Serializable 有什么关系

先分清：序列化是一类转换操作，Serializable 是 Java 的一个接口。JSON 序列化也叫序列化，但不需要实现这个接口。

2.2.1 序列化：把对象变成可以保存或发送的数据

你的 ApplicationDTO 对象可能装着这些信息：

appId   = "app001"
appName = "订单系统"

这些信息存在当前程序的内存中。要传给另一个程序，需要先转换成双方约定的数据格式，再通过网络发送。

• 序列化：把对象转换成约定格式的数据。
• 反序列化：根据这些数据还原对象。

可以类比写信：把信息写进信里，对方收信后读出信息。传过去的是数据，不是把当前内存里的对象搬过去；对方会根据数据重新创建对象。

2.2.2 两种做法：JSON 序列化和 Java 原生序列化

对比	JSON 序列化	Java 原生序列化
使用什么工具	JSON 工具，例如 Jackson	Java 自带的对象输入、输出流
转换成什么	JSON 文本，再编码为字节	Java 原生格式的二进制字节
是否需要 Serializable	不需要	需要
如何还原	JSON 工具读取数据并创建对象	ObjectInputStream.readObject()

① 使用 JSON：

Java 对象
   ↓ JSON 序列化
JSON 文本，例如 {"appId":"app001","appName":"订单系统"}
   ↓ UTF-8 编码
字节
   ↓ 网络传输
对方收到字节
   ↓ UTF-8 解码
JSON 文本
   ↓ JSON 反序列化
对方的对象

JSON 工具按自己的规则读取字段、getter 等，不要求类写 implements Serializable。特殊类型可能需要额外配置。

② 使用 Java 原生序列化：

Java 对象（支持 Serializable）
   ↓ ObjectOutputStream.writeObject()：执行序列化
二进制字节，不经过 JSON 文本
   ↓ 网络传输
对方收到字节
   ↓ ObjectInputStream.readObject()：执行反序列化
对方的对象

两条路最终传的都是字节，双方要使用匹配的格式。除此之外，还可以使用 Protobuf 等其他方式。

如果已经有 JSON 字符串，就不用再做“对象转 JSON”，编码成字节即可发送。实际 JSON 工具也可以把序列化与编码一起完成，直接输出字节。

2.2.3 Serializable 和 serialVersionUID 分别是什么

结合你的代码，只保留相关字段：

import java.io.Serializable;
 
// 声明支持 Java 原生序列化，仅仅是声明，不会自动执行转换。
public class ApplicationDTO implements Serializable {
 
    // Java 原生序列化使用的类版本号，不是应用 ID 或对象编号。
    private static final long serialVersionUID = 7778426916254967740L;
 
    // 对象实际装着的业务数据。
    private String appId;
    private String appName;
}

代码	作用	不写会怎样
implements Serializable	声明支持 Java 原生序列化；它是没有方法的标记接口	如果也没从父类继承该能力，使用 Java 原生序列化会报 NotSerializableException
serialVersionUID	指定 Java 原生序列化检查的类版本号	Java 会自动计算，但代码改动可能使自动版本号变化

版本号的数字没有业务含义，新类可以用 1L。已有类不要随便改，否则可能无法读取旧数据。

发送方和接收方都有自己的类定义，Java 原生反序列化会检查版本兼容性：

• 版本号不同：例如发送方是 1L，接收方是 2L，会报 InvalidClassException。
• 版本号相同：也不能随意修改字段类型。例如同一个 count 字段从 int 改成 boolean，仍然无法兼容。

对象中需要一起序列化的其他对象也要支持序列化，除非相关字段被排除。@Data 和 @Accessors(chain = true) 是 Lombok 生成方法用的注解，不负责执行序列化。

2.2.4 什么时候才会真正转换

程序执行到序列化工具的调用时，才会转换。这个调用可以由你写，也可以由框架内部完成。

操作	是否序列化
创建对象、设置字段	不会
把对象传给本地普通方法	不会
调用 JSON 工具把对象转成 JSON	会，执行 JSON 序列化
调用 ObjectOutputStream.writeObject(dto)	会，执行 Java 原生序列化，并写入指定输出流
把 DTO 作为 RPC 参数发送到远程服务	通常会，由框架调用它配置的序列化工具

调用远程方法 → RPC 框架组织请求 → 序列化、编码 → 网络发送
                                  ↑
                            在这里执行转换

ObjectOutputStream 是 Java 自带的序列化工具，writeObject() 就是让它执行转换并写出数据的方法。RPC 不一定使用这个工具，也可以使用 JSON 等其他方式。

声明支持转换，和真正执行转换，是两件事。

2.2.5 存数据库为什么通常不需要 Serializable

你的 BasicApplicationDO 中，两处声明各管一件事：

// 节选代码：只展示需要区分的声明。
// 指定 Java 类对应的数据库表。
@TableName("t_abs_basic_application")
// 额外声明支持 Java 原生序列化，不是数据库入库要求。
public class BasicApplicationDO implements Serializable {
    // Java 原生序列化的类版本号，不是数据库记录版本号。
    private static final long serialVersionUID = 1L;
 
    private String appId;
    private String appName;
}

普通 MyBatis-Plus 入库，是把对象的字段值分别写入数据库列：

BasicApplicationDO 对象       数据库表 t_abs_basic_application
appId   = "app001"      →     对应的应用标识列
appName = "订单系统"      →     对应的应用名称列

它不需要先用 writeObject() 把整个 DO 打包，所以普通数据库读写不依赖 Serializable。 数据库驱动会按数据库通信协议编码、传输数据，这和 Java 原生对象序列化不是一回事。

有些 DO 写了这个接口，有些没写，可能与模板、历史习惯或其他用途有关。在当前项目已检查的 BasicApplicationDO 使用链路中，保存时直接调用 Mapper，查询后转换为 Application，没有发现必须使用它的 Java 原生序列化场景；但无法据此确定最初加接口的原因。

2.2.6 哪些场景需要 Serializable

看实际采用的序列化工具，不是看对象要存到哪里。

场景	是否需要 Serializable
普通 MyBatis 入库，字段分别存入数据库列	不需要
对象转成 JSON，保存到文件、数据库或 Redis	不需要
使用 Java 原生序列化，把对象写入文件、数据库 BLOB 或 Redis	需要
Session 中的对象被容器用 Java 原生序列化保存、复制	需要
RPC 远程调用	取决于框架选用的序列化方式，不能一概而论

同一个 DO 可以有不同处理方式：

按字段存数据库：DO → 字段值 → 数据库列
不需要 Serializable
 
用 Java 原生序列化存 Redis：DO → Java 原生序列化字节 → Redis
需要 Serializable
 
用 JSON 存 Redis：DO → JSON 编码为字节 → Redis
不需要 Serializable，但仍然执行了 JSON 序列化

最后记住：DTO/DO 装数据，序列化工具转换数据，Socket 收发字节。不需要 Serializable，不等于不需要序列化。

2.3 TCP 是什么，三次握手又是什么

TCP（传输控制协议）是一套让两个程序先建立连接，再可靠、有序地传送字节的规则。三次握手，就是它建立连接的过程。

以订单服务查询库存为例，先记住这三个阶段：

① 建立连接：三次握手
② 传输数据：发送查询请求，收到库存结果
③ 关闭连接：通常说的四次挥手

2.3.1 先建立连接：三次握手

可以先理解成双方确认：“能联系上，可以开始通信。”

图中的话是方便理解的类比，不是实际传输的文字：

标记	简单理解
SYN	发起连接，并同步起始序号；序号用来给后续传输的字节编号
ACK	确认收到了对方的信息
SYN + ACK	把发起连接和确认对方的动作放在同一份报文中

为什么还要第三次？

第二次回复之后，订单服务知道“我的消息能过去，对方的回复也能回来”。但库存服务还不知道自己的回复有没有到达订单服务。

第三次确认，就是让库存服务也收到这个确认。实际握手还会完成双方起始序号的同步，为后续按顺序传输字节做准备。

2.3.2 连接建立后，再传请求和结果

TCP 三次握手，先建立连接
          ↓
订单服务把请求序列化、编码成字节
          ↓
通过 Socket 交给操作系统，由 TCP 传输
          ↓
库存服务读取字节，还原请求、查询库存
          ↓
库存服务把结果按同样的方式发回来

三次握手是建立连接，查询库存是连接建立后传数据。一次连接可以传很多次请求，不是每查询一次就必须握手一次。

传数据时，TCP 会通过确认、重传和字节序号等机制处理丢失、乱序，让程序按顺序读取字节。网络长时间中断时仍然可能失败，收到字节也不代表业务已经处理成功。

TCP 不知道“哪一段是一条库存查询”，所以 RPC 等应用协议还需要约定消息边界，例如先传长度，再传正文。

2.3.3 不再使用时，关闭连接：四次挥手

以订单服务主动关闭连接为例，可以理解成：

因为连接的两个方向要分别结束发送，所以通常说“四次挥手”。 关闭一个方向后，另一个方向还可以继续发送；实际过程中部分报文也可能合并，并非每次都恰好四个报文。

2.3.4 和 Socket、序列化、RPC 怎么区分

概念	负责什么
序列化	把对象转换成约定格式的数据
Socket	程序收发网络数据的入口
TCP	建立连接，可靠、有序地传送字节，再关闭连接；通常由操作系统实现
RPC	组织远程方法调用，包括调用哪个方法、传什么参数、返回什么结果

Socket 不等于 TCP，它也可以用于其他传输协议；RPC 也不只限于一种传输方式。

记住：先握手建连接，再传请求和结果，最后挥手关连接。Socket 是入口，TCP 管字节传输，RPC 管远程调用。

三、⚙️ 一次通信怎样完成

以订单服务查询库存为例：

订单服务
  ① 把请求转成字节
  ② 通过 Socket 发送
         ↓
  操作系统通过网络传输
         ↓
库存服务
  ③ 通过 Socket 读取字节
  ④ 还原请求，查询库存
  ⑤ 把结果按同样的方式发回

使用 TCP 时，库存服务先监听指定地址和端口，订单服务再发起连接，建立连接后双方就能收发数据。

这里的“转成字节”和“还原请求”，通常涉及序列化和反序列化：

• 序列化：把请求、参数等数据转换成约定的可传输表示，例如 JSON，再编码为字节。
• 反序列化：根据同样的约定，把收到的数据还原为程序能处理的请求、参数等。

注意：TCP 传的是连续字节流，不知道哪一段是一条业务消息。 因此双方还要约定消息边界，例如先传长度，再传正文。

四、🔗 这和 RPC 有什么关系

RPC 想让你调用远程服务时，写起来像调用本地方法：

// 示意代码：实际需要由 RPC 框架提供远程服务代理。
stockService.queryStock(1001);

这行代码背后，通常会完成：

方法调用
  → 组织请求：调用哪个服务、哪个方法、传什么参数
  → 序列化并编码
  → 通过网络发送
  → 对方反序列化并调用实际方法
  → 把结果通过网络返回
  → 调用方还原结果

RPC 框架把这些网络通信细节封装起来，让业务代码更方便地调用远程服务。

但远程调用仍然可能超时、断开连接，和本地方法调用的失败情况不同。RPC 也不等于 TCP，它可以建立在不同的通信协议之上。

五、📌 学 RPC 前记住这些就够了

• 两个进程通过网络交换的是字节，不能直接把本地对象交给对方使用。
• Socket 是程序收发网络数据的入口。
• 双方需要约定数据格式和消息边界。
• RPC 在网络通信之上，增加了“远程调用哪个方法、传什么参数、返回什么结果”的能力。

记忆线：本地调用传参数；远程调用要把参数变成数据，发过去，再把结果带回来。

六、📚 官方资料

• Python 官方 Socket 教程：Socket、连接、收发与消息边界。
• TCP 标准 RFC 9293：TCP 的可靠、有序字节流语义。
• Java 官方 Serializable 文档：标记接口与类版本标识。