HTTP长连接与短连接使用方法及测试详解
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showcode。下面的测试都是使用SpringRestTemplate,封装apachehttpclient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 [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"POST/adx-api/api/creative/uploadHTTP/1.1[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Accept:application/json,application/*+json,text/html,application/json,text/javascript[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Content-Type:application/json;charset=UTF-8[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"User-Agent:Mozilla/5.0(WindowsNT6.1)AppleWebKit/537.36(KHTML,likeGecko)Chrome/31.0.1650.16Safari/537.36[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Accept-Encoding:gzip,deflate[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Accept-Language:zh-CN[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Connection:keep-alive[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Keep-Alive:timeout=60[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Content-Length:396[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Host:bizdomain[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"requestdata" ##服务端设置有效期为5s [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"HTTP/1.1200OK[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"Date:Wed,26Apr201706:07:58GMT[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"Server:Apache-Coyote/1.1[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"Content-Type:text/html;charset=utf-8[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"Keep-Alive:timeout=5,max=100[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"Connection:Keep-Alive[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"Transfer-Encoding:chunked[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"63[\r][\n]" [2017-04-2614:08:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"responsedata"
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Connectionexpired@WedApr2614:08:05,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。
[2017-04-2614:11:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager:?)-Connectionrequest:[route:{}->http://bizdomain:80][totalkeptalive:1;routeallocated:1of32;totalallocated:1of200] [2017-04-2614:11:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.CPool:?)-Connection[id:2][route:{}->http://bizdomain:80][state:null]expired@WedApr2614:08:05GMT+08:002017
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leaseconnection finalHttpClientConnectionmanagedConn=connRequest.get(timeout>0?timeout:0,TimeUnit.MILLISECONDS); ...... //将conenction封装在ConnectionHolder中 finalConnectionHolderconnHolder=newConnectionHolder(this.log,this.connManager,managedConn); ...... //Theconnectionisinorcanbebroughttoare-usablestate. //如果返回值消息头中connection设置为close,则返回false if(reuseStrategy.keepAlive(response,context)){ //Settheidledurationofthisconnection //取出response消息头中,keep-alive的timeout值 finallongduration=keepAliveStrategy.getKeepAliveDuration(response,context); if(this.log.isDebugEnabled()){ finalStrings; if(duration>0){ s="for"+duration+""+TimeUnit.MILLISECONDS; }else{ s="indefinitely"; } this.log.debug("Connectioncanbekeptalive"+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 publicvoidreleaseConnection(finalHttpClientConnectionmanagedConn, finalObjectstate,finallongkeepalive,finalTimeUnittunit){ Args.notNull(managedConn,"Managedconnection"); synchronized(managedConn){ finalCPoolEntryentry=CPoolProxy.detach(managedConn); if(entry==null){ return; } finalManagedHttpClientConnectionconn=entry.getConnection(); try{ if(conn.isOpen()){ finalTimeUniteffectiveUnit=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 publicbooleanisExpired(finallongnow){ finalbooleanexpired=super.isExpired(now); if(expired&&this.log.isDebugEnabled()){ //日志中看到的内容 this.log.debug("Connection"+this+"expired@"+newDate(getExpiry())); } returnexpired; }
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,keptalive的连接为0 [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager:?)-Connectionrequest:[route:{}->http://bizdomain:80][totalkeptalive:0;routeallocated:0of32;totalallocated:0of200] [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager:?)-Connectionleased:[id:0][route:{}->http://bizdomain:80][totalkeptalive:0;routeallocated:1of32;totalallocated:1of200] [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.execchain.MainClientExec:?)-Openingconnection{}->http://bizdomain:80 [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.DefaultHttpClientConnectionOperator:?)-Connectingtobizdomain/127.0.0.195:80 ##建立新连接 [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.DefaultHttpClientConnectionOperator:?)-Connectionestablished127.0.0.191:49239<->127.0.0.195:80 ##客户端设置短连接 [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Connection:Close[\r][\n]" ##服务端返回的也是短连接 [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"Connection:close[\r][\n]" ##请求完之后,关闭连接 [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.DefaultManagedHttpClientConnection:?)-http-outgoing-0:Closeconnection [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.execchain.MainClientExec:?)-Connectiondiscarded [2017-04-2613:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager:?)-Connectionreleased:[id:0][route:{}->http://bizdomain:80][totalkeptalive:0;routeallocated:0of32;totalallocated:0of200]
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 [2017-04-2610:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager:?)-Connectionrequest:[route:{}->http://bizdomain:80][totalkeptalive:0;routeallocated:0of32;totalallocated:0of200] [2017-04-2610:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager:?)-Connectionleased:[id:0][route:{}->http://bizdomain:80][totalkeptalive:0;routeallocated:1of32;totalallocated:1of200] [2017-04-2610:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.execchain.MainClientExec:?)-Openingconnection{}->http://bizdomain:80 ##客户端设置超时时间60s [2017-04-2610:57:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Connection:keep-alive[\r][\n]" [2017-04-2610:57:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Keep-Alive:timeout=60[\r][\n]" ##服务端设置超时时间5s [2017-04-2610:57:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"Keep-Alive:timeout=5,max=100[\r][\n]" [2017-04-2610:57:00DEBUG](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 [2017-04-2610:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.execchain.MainClientExec:?)-Connectioncanbekeptalivefor5000MILLISECONDS [2017-04-2610:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager:?)-Connection[id:0][route:{}->http://bizdomain:80]canbekeptalivefor5.0seconds [2017-04-2610:57:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager:?)-Connectionreleased:[id:0][route:{}->http://bizdomain:80][totalkeptalive:1;routeallocated:1of32;totalallocated:1of200] ##Keep-Alive:timeout=60非第一次请求 [2017-04-2614:11:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager:?)-Connectionrequest:[route:{}->http://bizdomain:80][totalkeptalive:1;routeallocated:1of32;totalallocated:1of200] ##连接在上一次请求结束后5s失效 [2017-04-2614:11:00DEBUG](org.apache.http.impl.conn.CPool:?)-Connection[id:2][route:{}->http://bizdomain:80][state:null]expired@WedApr2614:10:05GMT+08:002017
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 [2017-04-2617:45:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Connection:keep-alive[\r][\n]" [2017-04-2617:45:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0>>"Keep-Alive:timeout=30[\r][\n]" ##服务端设置永久连接 [2017-04-2617:45:00DEBUG](org.apache.http.wire:?)-http-outgoing-0<<"Connection:keep-alive[\r][\n]" ##连接将一直保持 [2017-04-2617:45:00DEBUG](org.apache.http.impl.execchain.MainClientExec:?)-Connectioncanbekeptaliveindefinitely
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。HTTPConnection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。
TCPkeep-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tcpkeep-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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