HTTP长连接与短连接使用方法及测试详解

2023-08-01 22:56:04 66

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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