HTTP長連線與短連線使用方法及測試詳解
HTTP短連線（非持久連線）是指，客戶端和服務端進行一次HTTP請求/響應之後，就關閉連線。所以，下一次的HTTP請求/響應操作就需要重新建立連線。
HTTP長連線（持久連線）是指，客戶端和服務端建立一次連線之後，可以在這條連線上進行多次請求/響應操作。持久連線可以設定過期時間，也可以不設定。
我為什麼沒有說HTTP/1.0 預設短連線，HTTP/1.1起，預設長連線呢？因為我第一次看這個說法的時候，以為自己懂了，其實並沒有懂。長短連線操作上有什麼區別，有的地方出現的持久連線又是怎麼回事？
使用設定
這裡的設定，我們都以HTTP1.1協議為例子。
設定HTTP短連線
在首部欄位中設定Connection:close，則在一次請求/響應之後，就會關閉連線。
設定HTTP長連線，有過期時間
在首部欄位中設定Connection:keep-alive 和Keep-Alive: timeout=60，表明連線建立之後，空閒時間超過60秒之後，就會失效。如果在空閒第58秒時，再次使用此連線，則連線仍然有效，使用完之後，重新計數，空閒60秒之後過期。
設定HTTP長連線，無過期時間
在首部欄位中只設置Connection:keep-alive，表明連線永久有效。
實現原理
瞭解怎麼設定之後，就開始用起來。然而，問題來了。在請求頭中設定Connection:keep-alive，為什麼連線空閒一段時間之後，還是斷開了呢？這是因為connection欄位只有服務端設定才有效。
HTTP操作是請求/響應成對出現的，即先有客戶端發出請求，後有服務端處理請求。所以，一次HTTP操作的終點操作在服務端上，關閉也是由服務端發起的。
接下來我們做做測試，以及show code。下面的測試都是使用Spring RestTemplate，封裝apache http client進行的。為方便講解程式碼，先說明長連線的情況，最後再對其他形式做測試總結。
客戶端連線失效時間大於服務端失效時間
如下，為請求日誌。客戶端設定Connection: Keep-Alive和Keep-Alive: timeout=60， 服務端設定Connection: Keep-Alive和Keep-Alive: timeout=5。
## 客戶端設定有效期為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" ##服務端設定有效期為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"
客戶端設定的有效期大於服務端的，那麼實際連線的有效期呢？三分鐘之後再次請求，從連線池中lease連線的時候，提示Connection expired @ Wed Apr 26 14:08:05，即在上一次請求之後的5s失效，說明是服務端的設定生效了。
[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
原始碼分析
通過原始碼瞭解一下連線失效時間的設定過程。
//org.apache.http.impl.execchain.MainClientExec#execute
......
//從連線池中lease connection
final HttpClientConnectionmanagedConn = connRequest.get(timeout > 0 ? timeout : 0,TimeUnit.MILLISECONDS);
......
//將conenction封裝在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.
//如果返回值訊息頭中connection設定為close，則返回false
if (reuseStrategy.keepAlive(response,context)) {
// Set the idle duration of this connection
//取出response訊息頭中，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);
}
//設定失效時間
connHolder.setValidFor(duration,TimeUnit.MILLISECONDS);
connHolder.markReusable();
} else {
connHolder.markNonReusable();
}
待讀取響應之後，釋放連線，即：connHolder.releaseConnection()。呼叫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);
//設定失效時間
entry.updateExpiry(keepalive,effectiveUnit);
}
} finally {
。。。。。。
}
}
}
}
然後再下一次HTTP操作，從連線池中獲取連線時
//org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager#requestConnection呼叫org.apache.http.pool.AbstractConnPool#lease，
//呼叫getPoolEntryBlocking,呼叫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()) {
//日誌中看到的內容
this.log.debug("Connection " + this + " expired @ " + new Date(getExpiry()));
}
return expired;
}
綜上，連線的實際有效時間，是根據response的設定來決定的。
其他情況測試
客戶端設定Connection: Close
##connection:close請求，kept alive的連線為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
## 建立新連線
[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
## 客戶端設定短連線
[2017-04-26 13:57:00 DEBUG] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 >> "Connection: Close[\r][\n]"
## 服務端返回的也是短連線
[2017-04-26 13:57:00 DEBUG] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "Connection: close[\r][\n]"
##請求完之後，關閉連線
[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，當服務端返回Connection: Close時，客戶端接收完響應，便會關閉連線。
客戶端設定60s超時，服務端設定5s超時
##Keep-Alive: timeout=60 第一次請求,與connection:close無差別
[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
## 客戶端設定超時時間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]"
## 服務端設定超時時間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]"
## 服務端設定生效，連線可以保持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 非第一次請求
[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]
## 連線在上一次請求結束後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
客戶端設定失效時間，服務端設定不失效
## 客戶端設定30s超時 [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]" ## 服務端設定永久連線 [2017-04-26 17:45:00 DEBUG] (org.apache.http.wire:?) - http-outgoing-0 << "Connection: keep-alive[\r][\n]" ## 連線將一直保持 [2017-04-26 17:45:00 DEBUG] (org.apache.http.impl.execchain.MainClientExec:?) - Connection can be kept alive indefinitely
綜上，http連線保持時間是由服務端的訊息頭connection欄位和keep-alive欄位定的。
在上面前兩種情況，請求的是同一個服務端，那麼為什麼一個返回的是短連線，一個返回的是長連線呢？這裡轉一下 這篇文章的解釋：
不論request還是response的header中包含了值為close的connection，都表明當前正在使用的tcp連結在請求處理完畢後會被斷掉。以後client再進行新的請求時就必須建立新的tcp連結了。 HTTP Connection的 close設定允許客戶端或伺服器中任何一方關閉底層的連線，雙方都會要求在處理請求後關閉它們的TCP連線。
補充
TCP長短連線
在網上搜資料的時候，看到很多“HTTP協議的長連線和短連線，實質上是TCP協議的長連線和短連線”。 HTTP和TCP是不同兩層的東西，它們怎麼會是一樣的呢？HTTP是請求/響應模式的，就是說我們發一個請求一定要有一個迴應。最直觀的就是，瀏覽器上發請求，得不到響應就會一直轉圈圈。 而TCP並不是一定要有響應。大家以前使用socket模擬一個IM聊天，A跟B打完招呼，完全可以不用等待B的迴應，就自己關掉連線的。
TCP keep-alive
另外還有HTTP協議的keep-alive和TCP的keep-alive含義是有差別的。HTTP的keep-alive是為了維持連線，以便複用連線。通過使用keep-alive機制，可以減少tcp連線建立次數，也意味著可以減少TIME_WAIT狀態連線，以此提高效能和提高httpd伺服器的吞吐率(更少的tcp連線意味著更少的系統核心呼叫,socket的accept()和close()呼叫)。但是，長時間的tcp連線容易導致系統資源無效佔用。配置不當的keep-alive，有時比重複利用連線帶來的損失還更大。
而tcp keep-alive是TCP的一種檢測TCP連線狀況的機制，涉及到三個引數tcp_keepalive_time,tcp_keepalive_intvl,tcp_keepalive_probes。
當網路兩端建立了TCP連線之後，閒置（雙方沒有任何資料流往來）了tcp_keepalive_time後，伺服器核心就會嘗試向客戶端傳送偵測包，來判斷TCP連線狀況(有可能客戶端崩潰、強制關閉了應用、主機不可達等等)。如果沒有收到對方的回答(ack包)，則會在 tcp_keepalive_intvl後再次嘗試傳送偵測包，直到收到對方的ack。如果一直沒有收到對方的ack,一共會嘗試 tcp_keepalive_probes次。如果嘗試tcp_keepalive_probes,依然沒有收到對方的ack包，則會丟棄該TCP連線。TCP連線預設閒置時間是2小時，一般設定為30分鐘足夠了。
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