被抛弃的八股文之keep-alive

还记得在我毕业面试时，经常看到碰到的面试题中都有着TCP中的keep-alive和Http中的keep-alive有什么区别。但是现在的八股文中已经再也见不到了（燕子，我们还会再见吗）

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话说回来，这两个不同的协议中，keep-alive分别代表什么意思呢？

TCP中的keep-alive

我们先来看看TCP协议的报文格式长什么样的先，具体格式文档：https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc9293

能看到，在报文格式中并没有keep-alive这个属性或参数。但是在文档中数据传输那一节中，说明了keep-alive的作用：

TCP中的keep-alive是操作系统对于TCP协议的一种附加功能，用于检测本条TCP连接的状态。但这个附件功能并不是TCP协议中强制要求实现的部分，而且keep-alive功能在TCP中是默认关闭的。

keep-alive会在TCP连接空闲时间到达某个阈值时，开启keep-alive一方会向另一方发送一个空的数据包，如果另一方在多次发送空数据包均无响应后，TCP则会通知应用层连接失效。

简单来说，TCP中的keep-alive是一种由操作系统实现的连接检测机制，但该机制检测出来的异常连接并非一定准确，在TCP文档中着重介绍了这一点。

简单示例

在Windows中变更keep-alive探测时间需要修改注册表，路径：HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters

对应有几个参数：

参数	描述	默认值	单位
KeepAliveTime	TCP空闲触发时间	7200000 2小时	毫秒
KeepAliveInterval	没有收到探测包响应时，重新发送keep-alive探测包的间隔时间	1000	毫秒
TcpMaxDataRetransmissions	重试次数	5	次数

为了便于测试，我将触发时间缩短成50秒。

需要显示声明使用keep-alive，否则该功能不会开启。

测试服务端：

public class ServerMain {public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(18888)) {Socket accept = serverSocket.accept();accept.setKeepAlive(true);System.out.println("客户端已连接！");Thread.sleep(1000000000L);}}
}

测试客户端：

public class ClientMain {public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 18888);System.out.println("client connected");Thread.sleep(10 * 60 * 1000);}
}

使用Wireshark进行抓包后，可以看到在TCP连接后的50秒后，发送了keep-alive的探测包，并且每隔50秒都会进行发送。

这就是TCP中keep-alive的作用，监测并维持空闲TCP连接。

HTTP中的keep-alive

在HTTP1.0中就已经有keep-alive的请求头了，但这个请求头只是部分服务器支持，并且也不在协议的标准之内。于是，在HTTP1.1中则新开了一个章节，着重说明了keep-alive请求头的作用。

https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc2068#section-19.7.1

在协议中，说明了当Connection请求头为keep-alive时，客户端以及服务器都需要复用本条TCP连接。

浏览器中无法显式关闭keep-alive（想关也不给你关😢），只能在服务器中通过控制keep-alive参数进行关闭，例如tomcat的maxKeepAliveRequests。关闭之后，可以从控制台中，看到关闭前，只需要第一次请求需要连接服务器，其余请求无需再次连接服务器，正是连接复用的作用。

关闭之后，每次请求都需要跟服务器进行连接，虽然时间也不长，但是也会消耗服务器资源的。在响应头中也能看到Connection为close。

总结

差异点	TCP	HTTP
定义	操作系统在TCP协议上添加的连接检测机制，用于检测连接状态	HTTP请求头中的字段，表示复用同一条TCP连接
功能	检测TCP连接是否仍然有效，通过空闲时发送探测包来验证连接状态	允许在同一TCP连接上发送多个HTTP请求，减少连接建立的开销
是否为协议标准	不是TCP协议的强制标准，且默认关闭	协议的标准，默认开启