keepalive已经不是什么新鲜的概念了，HTTP协议中有keep-alive的概念，TCP协议中也有keep-alive的概念。二者的作用是不同的。本文将详细的介绍http中的keep-alive，介绍tomcat在server端是如何对keep-alive进行处理，以及jdk对http协议中keep-alive的支持。同时会详细介绍tcp中的keepalive机制以及应用层的心跳。

1 HTTP协议中的keep-alive

1.1 为什么HTTP是短连接

?? ??? ?众所周知，HTTP是短连接，client向server发送一个request，得到response后，连接就关闭。之所以这样设计使用，主要是考虑到实际情况。例如，用户通过浏览器访问一个web站点上的某个网页，当网页内容加载完毕之后，用户可能需要花费几分钟甚至更多的时间来浏览网页内容，此时完全没有必要继续维持底层连。当用户需要访问其他网页时，再创建新的连接即可。

?? ?? ? 因此，HTTP连接的寿命通常都很短。这样做的好处是，可以极大的减轻服务端的压力。一般而言，一个站点能支撑的最大并发连接数也是有限的，面对这么多客户端浏览器，不可能长期维持所有连接。每个客户端取得自己所需的内容后，即关闭连接，更加合理。

1.2 为什么要引入keep-alive

?? ?? ? 通常一个网页可能会有很多组成部分，除了文本内容，还会有诸如：js、css、图片等静态资源，有时还会异步发起AJAX请求。只有所有的资源都加载完毕后，我们看到网页完整的内容。然而，一个网页中，可能引入了几十个js、css文件，上百张图片，如果每请求一个资源，就创建一个连接，然后关闭，代价实在太大了。

?? ?? ? 基于此背景，我们希望连接能够在短时间内得到复用，在加载同一个网页中的内容时，尽量的复用连接，这就是HTTP协议中keep-alive属性的作用。

• HTTP 1.0中默认是关闭的，需要在http头加入"Connection: Keep-Alive"，才能启用Keep-Alive；

• http 1.1中默认启用Keep-Alive，如果加入"Connection: close "，才关闭。

1.3 server端如何处理keep-alive

?? ?? ? 对于客户端来说，不论是浏览器，还是手机App，或者我们直接在Java代码中使用HttpUrlConnection，只是负责在请求头中设置Keep-Alive。而具体的连接复用时间的长短，通常是由web服务器控制的。

?? ?? ? 这里有个典型的误解，经常听到一些同学会说，通过设置http的keep-alive来保证长连接。通常我们所说的长连接，指的是一个连接创建后，除非出现异常情况，否则从应用启动到关闭期间，连接一直是建立的。例如在RPC框架，如dubbo，服务的消费者在启动后，就会一直维护服务提供者的底层TCP连接。

?? ??? ?在HTTP协议中，Keep-Alive属性保持连接的时间长短是由服务端决定的，通常配置都是在几十秒左右。?例如，在tomcat中，我们可以server.xml中配置以下属性：

说明如下：

• maxKeepAliveRequests：一个连接上，最多可以发起多少次请求，默认100，超过这个次数后会关闭。

• keepAliveTimeout：底层socket连接最多保持多长时间，默认60秒，超过这个时间连接会被关闭。

?? ??? ?当然，这不是所有内容，在一些异常情况下，keepalive也会失效。tomcat会根据http响应的状态码，判断是否需要丢弃连接(笔者这里看的是tomcat 9.0.19的源码)。

org.apache.coyote.http11.Http11Processor#statusDropsConnection

?? ?? ??另外，值得一提的是，Tomcat 7版本支持三种运行模式：NIO、BIO、APR，且默认在BIO模式下运行。由于每个请求都要创建一个线程来处理，线程开销较大，因此针对BIO，额外提供了一个disableKeepAlivePercentage参数，根据工作线程池中繁忙线程数动态的对keepalive进行开启或者关闭：

?

?? ?? ??由于Tomcat 8版本之后，废弃了BIO，默认在NIO模式下运行，对应的也取消了这个参数。

?? ?? ? Anyway，我们知道了，在HTTP协议中keep-alive的连接复用机制主要是由服务端来控制的，笔者也不认为其实真正意义上的长连接。

1.4 JDK对keep-alive的支持

?? ?? ? 前文讲解了HTTP协议中，以tomcat为例说明了server端是如何处理keepalive的。但这并不意味着在client端，除了设置keep-alive请求头之外，就什么也不用考虑了。

? ? ? ? 在客户端，我们可以通过HttpUrlConnection来进行网络请求。当我们创建一个HttpUrlConnection对象时，其底层实际上会创建一个对应的Socket对象。我们要复用的不是HttpUrlConnection，而是底层的Socket。

?? ?? ? 下面这个案例，演示了同时创建5个HttpUrlConnection，然后通过netstat命令观察socket连接信息

?? ?? ?运行这段代码，然后通过netstat命令观察tcp的socket连接信息

? ? ?? 可以看到，当我们创建5个HttpUrlConnection后，底层的确创建了对应数量的TCP socket连接。?其中，192.168.1.3是本机ip，220.181.57.216是服务端ip。

?? ?? ? 当然，我们的重点是Java如何帮我们实现底层socket链接的复用。JDK对keepalive的支持是透明的，keepAlive默认就是开启的。我们需要做的是，学会正确的使用姿势。

参见：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/net/http-keepalive.html

When?the?application?finishes?reading?the?response?body?or?when?the?application?calls?close()?
on?the?InputStream?returned?by?URLConnection.getInputStream(),?
the?JDK's?HTTP?protocol?handler?will?try?to?clean?up?the?connection?and?if?successful,?
put?the?connection?into?a?connection?cache?for?reuse?by?future?HTTP?requests.

?? ? ? 这段话的含义是：当通过URLConnection.getInputStream()读取响应数据之后(在这里是HttpUrlConnection)，应该调用InputStream的close方法关闭输入流，JDK http协议处理器会将这个连接放到一个连接缓存中，以便之后的HTTP请求进行复用。

?? ??? ?翻译成代码，当发送一次请求，得到响应之后，不是调用HttpURLConnection.disconnect方法关闭，这回导致底层的socket连接被关闭。我们应该通过如下方式关闭，才能进行复用：

InputStream?in=HttpURLConnection.getInputStream();
//处理
in.close()

?? ?? ? 这里并不打算提供完整的代码，官方已经给出的了代码示例，可参考上述链接。在实际开发中，通常是一些第三方sdk，如http-client、ok-http、RestTemplate等。

? ? ? ? 需要说明的是，只要我们的使用姿势正确。JDK对keepalive的支持对于我们来说是透明的，不过jdk也提供了相关系统属性配置来控制keeplive的默认行为，如下：

说明：

• http.keepAlive：默认值为true。也就说是，即使我们不显示指定keep-alive，HttpUrlConnection也会自动帮我们加上。

• http.maxConnections：的默认值是5。表示对于同一个目标IP地址，进行KeepAlive的连接数量。举例来说，你针对同一个IP同时创建了10个HttpUrlConnection，对应底层10个socket，但是JDK底层只会其中5个进行KeepAlive，多余的会关闭底层socket连接。

?? ??? ?最后，尽管你可能不直接使用HttpUrlConnection，习惯于使用http-client、ok-http或者其他第三方类库。但是了解JDK原生对keep-alive的支持，也是很重要的。首先，你在看第三方类库的源码时，可能就利用到了这些特性。另外，也许你可以干翻面试官。

2 TCP协议中的keep-alive

首先介绍一下HTTP协议中keep-alive与TCP中keep-alive的区别：

• HTTP协议(四层)的Keep-Alive意图在于连接复用，希望可以短时间内在同一个连接上进行多次请求/响应。举个例子，你搞了一个好项目，想让马云爸爸投资，马爸爸说，"我很忙，最多给你3分钟”，你需要在这三分钟内把所有的事情都说完。核心在于：时间要短，速度要快。

• TCP协议(七层)的KeepAlive机制意图在于保活、心跳，检测连接错误。当一个TCP连接两端长时间没有数据传输时(通常默认配置是2小时)，发送keepalive探针，探测链接是否存活。例如，我和厮大聊天，开了语音，之后我们各自做自己的事，一边聊天，有一段时间双方都没有讲话，然后一方开口说话，首先问一句，"老哥，你还在吗？”，巴拉巴拉..。又过了一会，再问，"老哥，你还在吗？”。核心在于：虽然频率低，但是持久。

回到TCP keep-alive探针，对于一方发起的keepalive探针，另一方必须响应。响应可能是以下三种形式之一：

• 对方回应了ACK。说明一切OK。如果接下来2小时还没有数据传输，那么还会继续发送keepalive探针，以确保连接存活。

• 对方回复RST，表示这个连接已经不存在。例如一方服务宕机后重启，此时接收到探针，因为不存在对应的连接。

• 没有回复。说明socket已经被关闭了。

用man命令，可以查看linux的tcp的参数：

?

$?ls?/proc/sys/net/ipv4?|?grep?tcp_keepalive
tcp_keepalive_intvl
tcp_keepalive_probes
tcp_keepalive_time

#?查询
cat?/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time
#修改
sysctl?net.ipv4.tcp_keepalive_time=3600

Socket?socket=new?Socket();
socket.setKeepAlive(true);//开启keep?alive
socket.connect(new?InetSocketAddress("127.0.0.1",8080));