网络编程懒人入门(五)：快速理解为什么说UDP有时比TCP更有优势

网络编程懒人入门(五)：快速理解为什么说UDP有时比TCP更有优势 - 云信博客

对于即时通讯开者新手来说，在开始着手编写IM或消息推送系统的代码前，最头疼的问题莫过于到底该选TCP还是UDP作为传输层协议。本文延续《网络编程懒人入门》系列文章的风格，通过快速对比分析 TCP 和 UDP 的区别，来帮助即时通讯初学者快速了解这些基础的知识点，从而在IM、消息推送等网络通信应用场景中能准确地选择合适的传输层协议。

随着网络技术飞速发展，网速已不再是传输的瓶颈，UDP协议以其简单、传输快的优势，在越来越多场景下取代了TCP，如网页浏览、流媒体、实时游戏、物联网。本文作为《网络编程懒人入门》系列文章的第5篇，将为您快速梳理UDP协议在某些场景下对比TCP协议所具有的优势。

另外，即时通讯网的文章：《简述传输层协议TCP和UDP的区别》、《为什么QQ用的是UDP协议而不是TCP协议？》、《移动端即时通讯协议选择：UDP还是TCP？》，更详细地阐述了类似的内容，可以为您提供更多的参考。

2、系列文章

本文是系列文章中的第4篇，本系列文章的大纲如下：

• 《网络编程懒人入门(一)：快速理解网络通信协议（上篇）》
• 《网络编程懒人入门(二)：快速理解网络通信协议（下篇）》
• 《网络编程懒人入门(三)：快速理解TCP协议一篇就够》
• 《网络编程懒人入门(四)：快速理解TCP和UDP的差异》
• 《网络编程懒人入门(五)：快速理解为什么说UDP有时比TCP更有优势》（本文）
• 《网络编程懒人入门(六)：史上最通俗的集线器、交换机、路由器功能原理入门》
• 《网络编程懒人入门(七)：深入浅出，全面理解HTTP协议》
• 《网络编程懒人入门(八)：手把手教你写基于TCP的Socket长连接》

本站的《脑残式网络编程入门》也适合入门学习，本系列大纲如下：

• 《脑残式网络编程入门(一)：跟着动画来学TCP三次握手和四次挥手》
• 《脑残式网络编程入门(二)：我们在读写Socket时，究竟在读写什么？》
• 《脑残式网络编程入门(三)：HTTP协议必知必会的一些知识》
• 《脑残式网络编程入门(四)：快速理解HTTP/2的服务器推送(Server Push)》

如果您觉得本系列文章过于基础，可直接阅读《不为人知的网络编程》系列文章，目录如下：

• 《不为人知的网络编程(一)：浅析TCP协议中的疑难杂症(上篇)》
• 《不为人知的网络编程(二)：浅析TCP协议中的疑难杂症(下篇)》
• 《不为人知的网络编程(三)：关闭TCP连接时为什么会TIME_WAIT、CLOSE_WAIT》
• 《不为人知的网络编程(四)：深入研究分析TCP的异常关闭》
• 《不为人知的网络编程(五)：UDP的连接性和负载均衡》
• 《不为人知的网络编程(六)：深入地理解UDP协议并用好它》

关于移动端网络特性及优化手段的总结性文章请见：

• 《现代移动端网络短连接的优化手段总结：请求速度、弱网适应、安全保障》
• 《移动端IM开发者必读(一)：通俗易懂，理解移动网络的“弱”和“慢”》
• 《移动端IM开发者必读(二)：史上最全移动弱网络优化方法总结》

3、参考资料

《TCP/IP详解 – 第11章·UDP：用户数据报协议》
《TCP/IP详解 – 第17章·TCP：传输控制协议》
《TCP/IP详解 – 第18章·TCP连接的建立与终止》
《TCP/IP详解 – 第21章·TCP的超时与重传》
《通俗易懂-深入理解TCP协议（上）：理论基础》
《通俗易懂-深入理解TCP协议（下）：RTT、滑动窗口、拥塞处理》
《理论经典：TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解》
《理论联系实际：Wireshark抓包分析TCP 3次握手、4次挥手过程》
《技术往事：改变世界的TCP/IP协议（珍贵多图、手机慎点）》
《计算机网络通讯协议关系图（中文珍藏版）》
《高性能网络编程(一)：单台服务器并发TCP连接数到底可以有多少》
《高性能网络编程(二)：上一个10年，著名的C10K并发连接问题》
《高性能网络编程(三)：下一个10年，是时候考虑C10M并发问题了》
《高性能网络编程(四)：从C10K到C10M高性能网络应用的理论探索》
《简述传输层协议TCP和UDP的区别》
《UDP中一个包的大小最大能多大？》
《为什么QQ用的是UDP协议而不是TCP协议？》
《移动端即时通讯协议选择：UDP还是TCP？》

4、网速的提升给UDP稳定性提供可靠网络保障

CDN服务商Akamai报告从2008年到2015年7年时间，各个国家网络平均速率由1.5Mbps提升为5.1Mbps，网速提升近4倍。网络环境变好，网络传输的延迟、稳定性也随之改善，UDP的丢包率低于5%，如果再使用应用层重传，能够完全确保传输的可靠性。

5、对比测试结果UDP性能优于TCP

为了提升浏览速度，Google基于TCP提出了SPDY协议以及HTTP/2。Google在Chrome上实验基于UDP的QUIC协议，传输速率减少到100ms以内。

• Google采用QUIC后连接速率能有效提升75%；
• Google搜索采用QUIC后页面加载性能提升3%；
• YouTube采用QUIC后重新缓冲次数减少了30%。

6、TCP设计过于冗余，速度难以进一步提升

TCP为了实现网络通信的可靠性，使用了复杂的拥塞控制算法，建立了繁琐的握手过程以及重传策略。由于TCP内置在系统协议栈中，极难对其进行改进。

7、UDP协议以其简单、传输快的优势，在越来越多场景下取代了TCP

7.1网页浏览

使用UDP协议有三个优点 ：

• 能够对握手过程进行精简，减少网络通信往返次数；
• 能够对TLS加解密过程进行优化；
• 收发快速，无阻塞。

7.2流媒体

采用TCP，一旦发生丢包，TCP会将后续包缓存起来，等前面的包重传并接收到后再继续发送，延迟会越来越大。基于UDP的协议如实时音视频开源工程WebRTC是极佳的选择。

2010年google 通过收购 Global IP Solutions，获得了WebRTC（网页实时通信Web Real-Time Communication）技术，用于提升网页视频速率。关于WebRTC的介绍，请见：《访谈WebRTC标准之父：WebRTC的过去、现在和未来》，更多WebRTC文章点此进入。

7.3实时游戏

对实时要求较为严格的情况下，采用自定义的可靠UDP协议，比如Enet、RakNet（用户有 sony online game、minecraft）等，自定义重传策略，能够把丢包产生的延迟降到最低，尽量减少网络问题对游戏性造成的影响。

采用UDP的经典游戏如FPS游戏Quake、CS，著名的游戏引擎Unity3D采用的也是RakNet。

7.4物联网

2014年google旗下的Nest建立Thread Group，推出了物联网通信协议Thread，完善物联网通信。

采用UDP有3个关键点：

• 网络带宽需求较小，而实时性要求高；
• 大部分应用无需维持连接；
• 需要低功耗。

8、本文小结

如今全球将近50%的人都在使用互联网，人们不断的追求更快、更好的服务，一切都在变化，在越来越多的领域，UDP将会抢占TCP的主导地位。

附录：更多高性能网络编程文章

《Java新一代网络编程模型AIO原理及Linux系统AIO介绍》
《有关“为何选择Netty”的11个疑问及解答》
《开源NIO框架八卦——到底是先有MINA还是先有Netty?》
《选Netty还是Mina：深入研究与对比（一）》
《选Netty还是Mina：深入研究与对比（二）》
《NIO框架入门(一)：服务端基于Netty4的UDP双向通信Demo演示》
《NIO框架入门(二)：服务端基于MINA2的UDP双向通信Demo演示》
《NIO框架入门(三)：iOS与MINA2、Netty4的跨平台UDP双向通信实战》
《NIO框架入门(四)：Android与MINA2、Netty4的跨平台UDP双向通信实战》
《Netty 4.x学习（一）：ByteBuf详解》
《Netty 4.x学习（二）：Channel和Pipeline详解》
《Netty 4.x学习（三）：线程模型详解》
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《Apache Mina框架高级篇（二）：IoHandler详解》
《MINA2 线程原理总结（含简单测试实例）》
《Apache MINA2.0 开发指南（中文版）[附件下载]》
《MINA、Netty的源代码（在线阅读版）已整理发布》
《解决MINA数据传输中TCP的粘包、缺包问题（有源码）》
《解决Mina中多个同类型Filter实例共存的问题》
《实践总结：Netty3.x升级Netty4.x遇到的那些坑（线程篇）》
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《详解Netty的安全性：原理介绍、代码演示（上篇）》
《详解Netty的安全性：原理介绍、代码演示（下篇）》
《详解Netty的优雅退出机制和原理》
《NIO框架详解：Netty的高性能之道》
《Twitter：如何使用Netty 4来减少JVM的GC开销（译文）》
《绝对干货：基于Netty实现海量接入的推送服务技术要点》
《Netty干货分享：京东京麦的生产级TCP网关技术实践总结》

（原文链接：https://yq.aliyun.com/articles/88122，有改动）