在很多教材或者教程上,通常都是很簡單的一個例子來演示如何使用Java進行TCP通訊.在這款廣泛被使用的開源元件中,我們能夠更好的學習到一個企業級的元件在TCP連線的處理上,更應該關注哪些方面.有哪些是我們應該掌握或者瞭解的TCP知識.TCP協議本身相當複雜,我們做應用的可以先從應用層需要用到的相關知識開始瞭解.
jedis中,與redis服務端建立連線的程式碼在Connection這個類中.

  public void connect() {
    if (!isConnected()) {
      try {
        socket = new Socket();
        // ->@wjw_add
 

        socket.setReuseAddress(true);
        socket.setKeepAlive(true); // Will monitor the TCP connection is
        // valid
        socket.setTcpNoDelay(true); // Socket buffer Whetherclosed, to
        // ensure timely delivery of data
        socket.setSoLinger(true, 0); // Control calls close () method,
 

        // the underlying socket is closed
        // immediately
        // <[email protected]_add

        socket.connect(new InetSocketAddress(host, port), connectionTimeout);
        socket.setSoTimeout(soTimeout);

        if (ssl) {
          if (null == sslSocketFactory) {
            sslSocketFactory = (SSLSocketFactory)SSLSocketFactory.getDefault();
          }
          socket = (SSLSocket) sslSocketFactory.createSocket(socket, host, port, true
 
);
          if (null != sslParameters) {
            ((SSLSocket) socket).setSSLParameters(sslParameters);
          }
          if ((null != hostnameVerifier) &&
              (!hostnameVerifier.verify(host, ((SSLSocket) socket).getSession()))) {
            String message = String.format(
                "The connection to '%s' failed ssl/tls hostname verification.", host);
            throw new JedisConnectionException(message);
          }
        }

        outputStream = new RedisOutputStream(socket.getOutputStream());
        inputStream = new RedisInputStream(socket.getInputStream());
      } catch (IOException ex) {
        broken = true;
        throw new JedisConnectionException("Failed connecting to host " 
            + host + ":" + port, ex);
      }
    }
  }


    public boolean isConnected() {
    return socket != null && socket.isBound() && !socket.isClosed() && socket.isConnected()
        && !socket.isInputShutdown() && !socket.isOutputShutdown();
  }

通過以上程式碼,可以看到用到了jdk中相關的Socket物件來與redis服務進行tcp連線.重點看幾個方法

setReuseAddress(true)
setKeepAlive(true)
setTcpNoDelay(true)
setSoLinger(true, 0)
setSoTimeout(soTimeout)

Socket

setReuseAddress

要解釋這個方法的作用,首先要了解TCP套接字的一個狀態-time-wait.
眾所周知,TCP的連線建立和斷開要經歷三次握手和四次揮手.
如圖所示,

而time-wait這個狀態就是連線發起方,通常就是client,在收到伺服器端的FIN包後進入的狀態.那為什麼這個狀態需要存在呢?客戶端收到服務端傳送的FIN包後,會向服務端傳送一個ACK包,服務端接收到ACK包後進入CLOSED狀態.但是由於網路或者其他問題,導致服務端有可能沒有收到ACK包,導致伺服器端重發FIN包.
time-wait這個需要保持多久呢?大概是2MSL(最大分段生存期).

MSL(最大分段生存期)指明TCP報文在Internet上最長生存時間，每個具體的TCP實現都必須選擇一個確定的MSL值。RFC 1122建議是2分鐘，但BSD傳統實現採用了30秒。

瞭解了這些之後,我們可以看看這個方法的內部實現

public void setReuseAddress(boolean on) throws SocketException {
        if (isClosed())
            throw new SocketException("Socket is closed");
        getImpl().setOption(SocketOptions.SO_REUSEADDR, Boolean.valueOf(on));
    }

我們看到,它是對SO_REUSEADDR這個套接字選項進行了設定.

這個套接字選項通知核心，如果埠忙，但TCP狀態位於 TIME_WAIT ，可以重用埠。如果埠忙，而TCP狀態位於其他狀態，重用埠時依舊得到一個錯誤資訊，指明”地址已經使用中”。如果你的服務程式停止後想立即重啟，而新套接字依舊使用同一埠，此時 SO_REUSEADDR 選項非常有用。

對應linux作業系統響應的配置為

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1    表示開啟重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用於新的TCP連線，預設為0，表示關閉
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1  表示開啟TCP連線中TIME-WAIT sockets的快速回收，預設為0，表示關閉

setKeepAlive

心跳檢測是我們用來判斷後端程式是否依舊正常服務的一個常用手段.TCP協議提供keepalive機制來監測TCP連線是否已經斷開.

net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 20 重發keepalive包間隔 
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3 重發次數
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 60 超過一段時間沒有進行資料傳輸則進行心跳監測

setTcpNoDelay

要了解這個方法的作用,首先要知道TCP協議中一個註明的演算法-Nagle演算法.Nagle演算法的初衷是避免小包擁塞網路.比如只需要傳送一個位元組的資料,可是由於TCP包本身就佔用了幾十個位元組,這樣是比較浪費網路資源的.Nagle演算法導致了要麼是等待ACK到達或者緩衝區滿,才會傳送新的資料.
再介紹一下TCP-Delayed-ACK ,它是將ACK和響應資料綁在一個包中傳送,降低協議開銷.
如果客戶端採用了Nagle演算法和服務端採用了Delayed-ACK,同時客戶端採用write-write-read模式,就很容易造成客戶端與服務端都在等待對方資料的問題.
Delayed Ack 是有個超時機制的，而預設的超時正好就是40ms.
這裡有一篇文章很好的介紹了write-write-read這種問題
setTcpNoDelay其實就是講Nagle演算法關閉,使得每次無論資料包有多大都會被立即傳送.

setSoLinger

SO_LINGER選項用來控制Socket關閉時的行為，預設情況下，執行Socket的close方法，該方法會立即返回，但底層的Socket實際上並不會立即關閉，他會立即延遲一段時間，知道傳送完剩餘的資料，才會真正的關閉Socket，斷開連線。

setSoLinger（true, 0)

執行該方法，那麼執行Socket的close方法，該方法也會立即返回，但底層的Socket也會立即關閉，所有未傳送完的剩餘資料被丟棄.

setSoTimeOut

官方文件中解釋

啟用/禁用帶有指定超時值的 SO_TIMEOUT，以毫秒為單位。
將此選項設為非零的超時值時，在與此 Socket 關聯的 InputStream 上呼叫 read() 將只阻塞此時間長度。如果超過超時值，將引發java.net.SocketTimeoutException，雖然 Socket
仍舊有效。選項必須在進入阻塞操作前被啟用才能生效。超時值必須是 > 0 的數。超時值為 0 被解釋為無窮大超時值。
引數：
timeout - 指定的以毫秒為單位的超時值。
丟擲：
SocketException -
如果底層協議出現錯誤，例如 TCP 錯誤。