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Websocket系列 --前世今生

Websocket系列 – 协议详解

前言

此文以Java中sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection为例，描述Http Keep-Alive的具体实现方式。
环境：

• Java11
• springboot2 + undertow

HttpURLConnection类图+Http链接建立流程

在Websocket系列 --前世今生 中已经描述了Http的Keep-Alive，实际上就是利用了TCP的keep-alive机制，在http建立链接时，尽量利用已经建立好的TCP链接，这里需要强调一下，TCP链接的保活机制是由操作系统（网络分层结构的TCP层）完成的，应用（例如Java应用）只需要设置对应的Keep-Alive参数（例如：keepAliveTimeout和keepAliveConnections）即可。
下图以sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection为例，列出类图和对应的Http链接建立流程。
* 第一步，创建HttpURLConnection连接，上代码：

// url为String类型的url地址，此处只支持HTTP，如果要支持HTTPS，参见sun.net.www.protocol.https.HttpsURLConnectionImpl，此类继承自javax.net.ssl.HttpsURLConnection
URL url = new URL(uri);
// 此处如果需要支持HTTPS，只需把HttpURLConnection类型，换为HttpsURLConnection即可
HttpURLConnection httpConn = (HttpURLConnection) url.openConnection();

• 第二步，创建或重用已有HttpClient
  上代码(sun.net.www.http.HttpClient)：
  1, 创建HttpClient的逻辑

public static HttpClient New(URL url, Proxy p, int to, boolean useCache, HttpURLConnection httpuc) throws IOException
{
	........
 	HttpClient ret = null;
 /* see if one's already around */
 if (useCache) {
 		// 从KeepAliveCache读取，Key是URL类
     ret = kac.get(url, null);
     ......
  }
  ......
}

2, HttpClent使用结束后，将其放入KeepAliveCache中

/* return it to the cache as still usable, if:
     * 1) It's keeping alive, AND
     * 2) It still has some connections left, AND
     * 3) It hasn't had a error (PrintStream.checkError())
     * 4) It hasn't timed out
     *
     * If this client is not keepingAlive, it should have been
     * removed from the cache in the parseHeaders() method.
     */

    public void finished() {
        if (reuse) /* will be reused */
            return;
        keepAliveConnections--;
        poster = null;
        if (keepAliveConnections > 0 && isKeepingAlive() &&
               !(serverOutput.checkError())) {
            /* This connection is keepingAlive && still valid.
             * Return it to the cache.
             */
            putInKeepAliveCache();
        } else {
            closeServer();
        }
    }

• Response Header设置
  默认HttpURLConnection的Keep-Alive时间为5秒，参见下述代码

// 此代码来自sun.net.www.http.HttpClient.parseHTTPHeader方法
HeaderParser p = new HeaderParser(responses.findValue("Keep-Alive"));
/* default should be larger in case of proxy */
keepAliveConnections = p.findInt("max", usingProxy?50:5);
keepAliveTimeout = p.findInt("timeout", usingProxy?60:5);

所以，如果想控制HttpClient（或HttpsClient）的链接保活时长，需要依赖于服务响应头的属性（Keep-Alive）设置。以Undertow为例：

factory.addDeploymentInfoCustomizers(deploymentInfo -> {
	deploymentInfo.addInitialHandlerChainWrapper(handler -> {
		// 在响应头中，添加：Keep-Alive: timeout=60
		// 时间单位为秒，同时也可以再添加max属性，设置最大保活个数
		// 具体协议定义，参见https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/Headers/Keep-Alive
  	return new SetHeaderHandler(handler, "Keep-Alive", "timeout=60");
  });
});

总结

sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection（或sun.net.www.protocol.https.HttpsURLConnectionImpl）依赖于服务端响应头中属性的设置，考虑到nginx等代理可能重置一些响应头的属性，所以HttpURLConnection保活机制的可配置性并不能得到保证。后续会介绍一下okhttp3的Keep-Alive的实现方式。