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HTTP长连接与短连接使用方法及测试详解

2020年05月10日 | 移动技术网IT编程 | 我要评论

http短连接（非持久连接）是指，客户端和服务端进行一次http请求/响应之后，就关闭连接。所以，下一次的http请求/响应操作就需要重新建立连接。

http长连接（持久连接）是指，客户端和服务端建立一次连接之后，可以在这条连接上进行多次请求/响应操作。持久连接可以设置过期时间，也可以不设置。

我为什么没有说http/1.0 默认短连接，http/1.1起，默认长连接呢？因为我第一次看这个说法的时候，以为自己懂了，其实并没有懂。长短连接操作上有什么区别，有的地方出现的持久连接又是怎么回事？

使用设置

这里的设置，我们都以http1.1协议为例子。

设置http短连接

在首部字段中设置connection:close，则在一次请求/响应之后，就会关闭连接。

设置http长连接，有过期时间

在首部字段中设置connection:keep-alive 和keep-alive: timeout=60，表明连接建立之后，空闲时间超过60秒之后，就会失效。如果在空闲第58秒时，再次使用此连接，则连接仍然有效，使用完之后，重新计数，空闲60秒之后过期。

设置http长连接，无过期时间

在首部字段中只设置connection:keep-alive，表明连接永久有效。

实现原理

了解怎么设置之后，就开始用起来。然而，问题来了。在请求头中设置connection:keep-alive，为什么连接空闲一段时间之后，还是断开了呢？这是因为connection字段只有服务端设置才有效。

http操作是请求/响应成对出现的，即先有客户端发出请求，后有服务端处理请求。所以，一次http操作的终点操作在服务端上，关闭也是由服务端发起的。

接下来我们做做测试，以及show code。下面的测试都是使用spring resttemplate，封装apache http client进行的。为方便讲解代码，先说明长连接的情况，最后再对其他形式做测试总结。

客户端连接失效时间大于服务端失效时间

如下，为请求日志。客户端设置connection: keep-alive和keep-alive: timeout=60，服务端设置connection: keep-alive和keep-alive: timeout=5。

## 客户端设置有效期为60s
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "post /adx-api/api/creative/upload http/1.1[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "accept: application/json, application/*+json, text/html, application/json, text/javascript[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "content-type: application/json;charset=utf-8[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "user-agent: mozilla/5.0 (windows nt 6.1) applewebkit/537.36 (khtml, like gecko) chrome/31.0.1650.16 safari/537.36[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "accept-encoding: gzip,deflate[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "accept-language: zh-cn[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "connection: keep-alive[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "keep-alive: timeout=60[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "content-length: 396[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "host: bizdomain[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "request data"
##服务端设置有效期为5s
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "http/1.1 200 ok[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "date: wed, 26 apr 2017 06:07:58 gmt[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "server: apache-coyote/1.1[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "content-type: text/html;charset=utf-8[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "keep-alive: timeout=5, max=100[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "connection: keep-alive[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "transfer-encoding: chunked[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "63[\r][\n]"
[2017-04-26 14:08:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "response data"

客户端设置的有效期大于服务端的，那么实际连接的有效期呢？三分钟之后再次请求，从连接池中lease连接的时候，提示connection expired @ wed apr 26 14:08:05，即在上一次请求之后的5s失效，说明是服务端的设置生效了。

[2017-04-26 14:11:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager:?) - connection request: [route: {}->http://bizdomain:80][total kept alive: 1; route allocated: 1 of 32; total allocated: 1 of 200]

[2017-04-26 14:11:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.cpool:?) - connection [id:2][route:{}->http://bizdomain:80][state:null] expired @ wed apr 26 14:08:05 gmt+08:00 2017

源码分析

通过源代码了解一下连接失效时间的设置过程。

//org.apache.http.impl.execchain.mainclientexec#execute
......
//从连接池中lease connection
final httpclientconnectionmanagedconn = connrequest.get(timeout > 0 ? timeout : 0, timeunit.milliseconds);
......
//将conenction封装在connectionholder中
final connectionholder connholder = new connectionholder(this.log, this.connmanager, managedconn);
......
// the connection is in or can be brought to a re-usable state.
//如果返回值消息头中connection设置为close，则返回false
if (reusestrategy.keepalive(response, context)) {
  // set the idle duration of this connection
  //取出response消息头中，keep-alive的timeout值
  final long duration = keepalivestrategy.getkeepaliveduration(response, context);
  if (this.log.isdebugenabled()) {
    final string s;
    if (duration > 0) {
      s = "for " + duration + " " + timeunit.milliseconds;
    } else {
      s = "indefinitely";
    }
    this.log.debug("connection can be kept alive " + s);
  }
  //设置失效时间
  connholder.setvalidfor(duration, timeunit.milliseconds);
  connholder.markreusable();
} else {
  connholder.marknonreusable();
}

待读取响应之后，释放连接，即：connholder.releaseconnection()。调用org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager#releaseconnection方法。

  @override
  public void releaseconnection(final httpclientconnection managedconn, 
      final object state,final long keepalive, final timeunit tunit) {
    args.notnull(managedconn, "managed connection");
    synchronized (managedconn) {
      final cpoolentry entry = cpoolproxy.detach(managedconn);
      if (entry == null) {
        return;
      }
      final managedhttpclientconnection conn = entry.getconnection();
      try {
        if (conn.isopen()) {
          final timeunit effectiveunit = tunit != null ? tunit : timeunit.milliseconds;
          entry.setstate(state);
          //设置失效时间
          entry.updateexpiry(keepalive, effectiveunit);
        }
      } finally {
      。。。。。。
        }
      }
    }
  }

然后再下一次http操作，从连接池中获取连接时

//org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager#requestconnection调用org.apache.http.pool.abstractconnpool#lease，
//调用getpoolentryblocking,调用org.apache.http.impl.conn.cpoolentry#isexpired
@override
public boolean isexpired(final long now) {
  final boolean expired = super.isexpired(now);
  if (expired && this.log.isdebugenabled()) {
  //日志中看到的内容
    this.log.debug("connection " + this + " expired @ " + new date(getexpiry()));
  }
  return expired;
}

综上，连接的实际有效时间，是根据response的设置来决定的。

其他情况测试

客户端设置connection: close

##connection:close请求，kept alive的连接为0
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager:?) - connection request: [route: {}->http://bizdomain:80][total kept alive: 0; route allocated: 0 of 32; total allocated: 0 of 200]
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager:?) - connection leased: [id: 0][route: {}->http://bizdomain:80][total kept alive: 0; route allocated: 1 of 32; total allocated: 1 of 200]
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.impl.execchain.mainclientexec:?) - opening connection {}->http://bizdomain:80
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.defaulthttpclientconnectionoperator:?) - connecting to bizdomain/127.0.0.195:80
## 建立新连接
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.defaulthttpclientconnectionoperator:?) - connection established 127.0.0.191:49239<->127.0.0.195:80
## 客户端设置短连接
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "connection: close[\r][\n]"
## 服务端返回的也是短连接
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "connection: close[\r][\n]"
##请求完之后，关闭连接
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.defaultmanagedhttpclientconnection:?) - http-outgoing-0: close connection
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.impl.execchain.mainclientexec:?) - connection discarded
[2017-04-26 13:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager:?) - connection released: [id: 0][route: {}->http://bizdomain:80][total kept alive: 0; route allocated: 0 of 32; total allocated: 0 of 200]

如上，当服务端返回connection: close时，客户端接收完响应，便会关闭连接。

客户端设置60s超时，服务端设置5s超时

##keep-alive: timeout=60 第一次请求,与connection:close无差别
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager:?) - connection request: [route: {}->http://bizdomain:80][total kept alive: 0; route allocated: 0 of 32; total allocated: 0 of 200]
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager:?) - connection leased: [id: 0][route: {}->http://bizdomain:80][total kept alive: 0; route allocated: 1 of 32; total allocated: 1 of 200]
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.impl.execchain.mainclientexec:?) - opening connection {}->http://bizdomain:80
## 客户端设置超时时间60s
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "connection: keep-alive[\r][\n]"
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "keep-alive: timeout=60[\r][\n]"
## 服务端设置超时时间5s
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "keep-alive: timeout=5, max=100[\r][\n]"
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "connection: keep-alive[\r][\n]"
## 服务端设置生效，连接可以保持5s
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.impl.execchain.mainclientexec:?) - connection can be kept alive for 5000 milliseconds
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager:?) - connection [id: 0][route: {}->http://bizdomain:80] can be kept alive for 5.0 seconds
[2017-04-26 10:57:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager:?) - connection released: [id: 0][route: {}->http://bizdomain:80][total kept alive: 1; route allocated: 1 of 32; total allocated: 1 of 200]
##keep-alive: timeout=60 非第一次请求
[2017-04-26 14:11:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.poolinghttpclientconnectionmanager:?) - connection request: [route: {}->http://bizdomain:80][total kept alive: 1; route allocated: 1 of 32; total allocated: 1 of 200]
## 连接在上一次请求结束后5s失效
[2017-04-26 14:11:00 debug] (org.apache.http.impl.conn.cpool:?) - connection [id:2][route:{}->http://bizdomain:80][state:null] expired @ wed apr 26 14:10:05 gmt+08:00 2017

客户端设置失效时间，服务端设置不失效

## 客户端设置30s超时
[2017-04-26 17:45:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "connection: keep-alive[\r][\n]"
[2017-04-26 17:45:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "keep-alive: timeout=30[\r][\n]"
## 服务端设置永久连接
[2017-04-26 17:45:00 debug] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "connection: keep-alive[\r][\n]"
## 连接将一直保持
[2017-04-26 17:45:00 debug] (org.apache.http.impl.execchain.mainclientexec:?) - connection can be kept alive indefinitely

综上，http连接保持时间是由服务端的消息头connection字段和keep-alive字段定的。

在上面前两种情况，请求的是同一个服务端，那么为什么一个返回的是短连接，一个返回的是长连接呢？这里转一下这篇文章的解释：

不论request还是response的header中包含了值为close的connection，都表明当前正在使用的tcp链接在请求处理完毕后会被断掉。以后client再进行新的请求时就必须创建新的tcp链接了。 http connection的 close设置允许客户端或服务器中任何一方关闭底层的连接，双方都会要求在处理请求后关闭它们的tcp连接。

补充

tcp长短连接

在网上搜资料的时候，看到很多“http协议的长连接和短连接，实质上是tcp协议的长连接和短连接”。 http和tcp是不同两层的东西，它们怎么会是一样的呢？http是请求/响应模式的，就是说我们发一个请求一定要有一个回应。最直观的就是，浏览器上发请求，得不到响应就会一直转圈圈。而tcp并不是一定要有响应。大家以前使用socket模拟一个im聊天，a跟b打完招呼，完全可以不用等待b的回应，就自己关掉连接的。

tcp keep-alive

另外还有http协议的keep-alive和tcp的keep-alive含义是有差别的。http的keep-alive是为了维持连接，以便复用连接。通过使用keep-alive机制，可以减少tcp连接建立次数，也意味着可以减少time_wait状态连接，以此提高性能和提高httpd服务器的吞吐率(更少的tcp连接意味着更少的系统内核调用,socket的accept()和close()调用)。但是，长时间的tcp连接容易导致系统资源无效占用。配置不当的keep-alive，有时比重复利用连接带来的损失还更大。

而tcp keep-alive是tcp的一种检测tcp连接状况的机制，涉及到三个参数tcp_keepalive_time, tcp_keepalive_intvl, tcp_keepalive_probes。

当网络两端建立了tcp连接之后，闲置（双方没有任何数据流往来）了tcp_keepalive_time后，服务器内核就会尝试向客户端发送侦测包，来判断tcp连接状况(有可能客户端崩溃、强制关闭了应用、主机不可达等等)。如果没有收到对方的回答(ack包)，则会在 tcp_keepalive_intvl后再次尝试发送侦测包，直到收到对方的ack。如果一直没有收到对方的ack,一共会尝试 tcp_keepalive_probes次。如果尝试tcp_keepalive_probes,依然没有收到对方的ack包，则会丢弃该tcp连接。tcp连接默认闲置时间是2小时，一般设置为30分钟足够了。

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