socket keepalive理解

java socket編程中有個keepalive選項，看到這個選項常常會誤解爲長鏈接，不設置則爲短鏈接，實則否則。

socket鏈接創建以後，只要雙方均未主動關閉鏈接，那這個鏈接就是會一直保持的，就是持久的鏈接。keepalive只是爲了防止鏈接的雙方發生意外而通知不到對方，致使一方還持有鏈接，佔用資源。

其實這個選項的意思是TCP鏈接空閒時是否須要向對方發送探測包，其實是依賴於底層的TCP模塊實現的，java中只能設置是否開啓，不能設置其詳細參數，只能依賴於系統配置。

首先看看源碼裏面是怎麼說的

源碼的意思是，若是這個鏈接上雙方任意方向在2小時以內沒有發送過數據，那麼tcp會自動發送一個探測探測包給對方，這種探測包對方是必須迴應的，迴應結果有三種：

1.正常ack，繼續保持鏈接；

2.對方響應rst信號，雙方從新鏈接。

3.對方無響應。

這裏說的兩小時，實際上是依賴於系統配置，在linux系統中（windows在註冊表中，能夠自行查詢資料），tcp的keepalive參數

net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 75 （發送探測包的週期，前提是當前鏈接一直沒有數據交互，纔會以該頻率進行發送探測包，若是中途有數據交互，則會從新計時tcp_keepalive_time，到達規定時間沒有數據交互，纔會從新以該頻率發送探測包）
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 9  （探測失敗的重試次數，發送探測包達次數限制對方依舊沒有迴應，則關閉本身這端的鏈接）
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 7200 （空閒多長時間，則發送探測包）

爲了能驗證所說的，咱們來進行測試一下，本人測試環境是客戶端在本地windows上，服務端是在遠程linux上，主要測試服務器端向客戶端發送探測包（客戶端向服務端發送是同樣的原理）。

首先須要裝一個抓包工具，本人用的wireshark；

而後修改一下tcp_keepalive_time系統配置，改爲1分鐘，2小時太長了，難等，其他配置不變。修改方法：執行sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_time=60進行修改，執行sysctl -p刷新配置生效；

最後寫一個服務器端和一個客戶端，分別啓動。

服務器端代碼以下（java8）：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(12345);
        while (true) {
            Socket socket = ss.accept();
            new Thread(() -> {
                try {
                    socket.setKeepAlive(true);
                    socket.setReceiveBufferSize(8 * 1024);
                    socket.setSendBufferSize(8 * 1024);
                    InputStream is = socket.getInputStream();
                    OutputStream os = socket.getOutputStream();
                    try {
                        byte[] bytes = new byte[1024];
                        while (is.read(bytes) > -1) {
                            System.out.println(System.currentTimeMillis() + " received message: " + new String(bytes, "UTF-8").trim());
                            os.write("ok".getBytes("UTF-8"));
                            os.flush();
                            bytes = new byte[1024];
                        }
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        if (!socket.isInputShutdown()) {
                            socket.shutdownInput();
                        }
                        if (!socket.isOutputShutdown()) {
                            socket.shutdownOutput();
                        }
                        if (!socket.isClosed()) {
                            socket.close();
                        }
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

客戶端代碼以下：

public class Client {
        public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
            Socket socket = new Socket("192.168.16.84", 12345);
            socket.setKeepAlive(true);
            socket.setSendBufferSize(8192);
            socket.setReceiveBufferSize(8192);
            InputStream is = socket.getInputStream();
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            os.write("get test-key".getBytes("UTF-8"));
            os.flush();
            Thread.sleep(155 * 1000L);
            os.write("get test-key".getBytes("UTF-8"));
            os.flush();
            byte[] bytes = new byte[1024];
            while (is.read(bytes) > -1) {
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + " received message: " + new String(bytes, "UTF-8").trim());
                bytes = new byte[1024];
            }
            if (!socket.isOutputShutdown()) {
                socket.shutdownOutput();
            }
            if (!socket.isInputShutdown()) {
                socket.shutdownInput();
            }
            if (!socket.isClosed()) {
                socket.close();
            }
        }
    }

分別啓動服務端和客戶端以後，抓包工具抓到的數據：

能夠看到，60秒時服務器發送了探測包，探測客戶端是否正常，客戶端正常響應了，以後以tcp_keepalive_intvl（75秒）的週期進行發送，能夠看到135秒又進行發送了探測包。

可是由於咱們客戶端的代碼是在155秒從新發送了數據，因此須要繼續空閒60秒，直到215秒才繼續發送探測包，後續沒有數據交互，因此仍是以75秒間隔頻率進行發送探測包。從抓包的數據上很容易看出來。

keepalive默認是關閉的，下面咱們把服務器端的socket.setKeepAlive(true)一行註釋掉的抓包結果：

能夠看到服務器端沒有向客戶端發送探測包，其實客戶端設置了socket.setKeepAlive(true)，客戶端在7355（7200+155）秒時應該會向服務器發送探測包（我把程序掛了2小時。。。結果以下）

驗證無誤。