鸿蒙网络编程系列5-TCP连接超时分析

长弓三石

已于 2024-10-17 17:20:08 修改

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分类专栏：鸿蒙网络编程文章标签：网络 tcp/ip 服务器

于 2024-10-17 17:04:18 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/tashanzhishi/article/details/143023431

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1. TCP连接超时简介

TCP是面向连接的协议，通过三次握手建立连接，但是，在建立连接的过程中对方有可能没有响应，这时候发起连接的一方会重试，如果重试多次仍然没有响应，就会触发超时，从而导致连接失败，socket的connect方法支持通过参数设置连接超时时间，默认情况下也可以使用缺省的超时时间，那么，问题来了：

连接的默认超时时间是多少？
如果超时时间设置为0会怎么样？
如果超时时间设置的非常大，比如5分钟，套接字会一直尝试连接吗？

要回答这些问题还不太容易，官方文档也没有给出，下面咱们就自己尝试下，寻找问题的答案。

2.TCP连接超时示例

本示例通过TCP套接字尝试连接一个不存在的IP地址，所以肯定会连接失败，示例中共尝试了5次，第一次使用默认的超时时间，第二次使用0超时时间，第三次使用3秒超时时间，第四次使用30秒超时时间，第五次使用300秒超时时间，每次连接前后都记录下当时的时间，从而方便分析实际耗费的时间。本示例运行后的截图如下所示：

下面详细介绍创建该应用的步骤。

步骤1：创建Empty Ability项目。

步骤2：在module.json5配置文件加上对权限的声明：

"requestPermissions": [

      {

        "name": "ohos.permission.INTERNET"

      },

      {

        "name": "ohos.permission.GET_WIFI_INFO"

      }

    ]

这里分别添加了访问互联网和访问WIFI信息的权限。

步骤3：在Index.ets文件里添加如下的代码：

import socket from '@ohos.net.socket';
import wifiManager from '@ohos.wifiManager';
import systemDateTime from '@ohos.systemDateTime';

//说明：本地的IP地址不是必须知道的，绑定时绑定到IP：0.0.0.0即可，显示本地IP地址的目的是方便对方发送信息过来
//本地IP的数值形式
let ipNum = wifiManager.getIpInfo().ipAddress
//本地IP的字符串形式
let localIp = (ipNum >>> 24) + '.' + (ipNum >> 16 & 0xFF) + '.' + (ipNum >> 8 & 0xFF) + '.' + (ipNum & 0xFF);

@Entry
@Component
struct Index {
//连接、通讯历史记录
@State msgHistory: string = ''

//服务端IP地址
@State serverIp: string = "0.0.0.0"
//服务端端口
@State serverPort: number = 9999
scroller: Scroller = new Scroller()

build() {
Row() {
Column() {
Text("TCP连接超时演示")
.fontSize(14)
.fontWeight(FontWeight.Bold)
.width('100%')
.textAlign(TextAlign.Center)
.padding(10)

Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
Text("本地IP：")
.width(100)
.fontSize(14)
.flexGrow(0)
Text(localIp)
.width(110)
.fontSize(12)
.flexGrow(0)
}.width('100%')
.padding(5)

Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
Text("服务端地址：")
.fontSize(14)
.width(90)
.flexGrow(0)

TextInput({ text: this.serverIp })
.onChange((value) => {
this.serverIp = value
})
.width(110)
.fontSize(12)
.flexGrow(1)
Text(":")
.width(5)
.flexGrow(0)

TextInput({ text: this.serverPort.toString() })
.type(InputType.Number)
.onChange((value) => {
this.serverPort = parseInt(value)
})
.fontSize(12)
.flexGrow(0)
.width(60)
}
.width('100%')
.padding(5)

Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
Text("默认超时时间：")
.fontSize(14)
.width(130)
.flexGrow(0)

Text("default")
.width(110)
.fontSize(12)
.flexGrow(1)

Button("连接测试")
.onClick(() => {
this.connect2Server(true, 0)
})
.width(110)
.fontSize(14)
.flexGrow(0)
}
.width('100%')
.padding(5)

Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
Text("超时时间为0：")
.fontSize(14)
.width(130)
.flexGrow(0)

Text("0")
.width(110)
.fontSize(12)
.flexGrow(1)

Button("连接测试")
.onClick(() => {
this.connect2Server(false, 0)
})
.width(110)
.fontSize(14)
.flexGrow(0)
}
.width('100%')
.padding(5)

Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
Text("超时时间为3秒：")
.fontSize(14)
.width(130)
.flexGrow(0)

Text("3000")
.width(110)
.fontSize(12)
.flexGrow(1)

Button("连接测试")
.onClick(() => {
this.connect2Server(false, 3000)
})
.width(110)
.fontSize(14)
.flexGrow(0)
}
.width('100%')
.padding(5)

Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
Text("超时时间为30秒：")
.fontSize(14)
.width(130)
.flexGrow(0)

Text("30000")
.width(110)
.fontSize(12)
.flexGrow(1)

Button("连接测试")
.onClick(() => {
this.connect2Server(false, 30000)
})
.width(110)
.fontSize(14)
.flexGrow(0)
}
.width('100%')
.padding(5)

Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
Text("超时时间为300秒：")
.fontSize(14)
.width(130)
.flexGrow(0)

Text("300000")
.width(110)
.fontSize(12)
.flexGrow(1)

Button("连接测试")
.onClick(() => {
this.connect2Server(false, 300000)
})
.width(110)
.fontSize(14)
.flexGrow(0)
}
.width('100%')
.padding(5)

Scroll(this.scroller) {
Text(this.msgHistory)
.textAlign(TextAlign.Start)
.padding(5)
.width('100%')
.backgroundColor(0xeeeeee)
}
.align(Alignment.Top)
.backgroundColor(0xeeeeee)
.height(300)
.flexGrow(1)
.scrollable(ScrollDirection.Vertical)
.scrollBar(BarState.On)
.scrollBarWidth(20)
}
.width('100%')
.justifyContent(FlexAlign.Start)
.height('100%')
.padding(5)
}
.height('100%')
}

//连接服务端
async connect2Server(defaultTimeout: boolean, timeout: number) {
//执行TCP通讯的对象
let tcpSocket = socket.constructTCPSocketInstance();

let localAddress = { address: "0.0.0.0", family: 1 }

await tcpSocket.bind(localAddress)

//服务端地址
let serverAddress = { address: this.serverIp, port: this.serverPort, family: 1 }

let option: socket.TCPConnectOptions = { address: serverAddress }
if (!defaultTimeout) {
option = { address: serverAddress, timeout: timeout }
this.msgHistory += "连接超时时间设置：" + timeout.toString() + "\r\n";
} else {
this.msgHistory += "连接超时时间设置：default" + "\r\n";
}

this.msgHistory += "连接开始时间：" + await getCurrentTimeString() + "\r\n";
await tcpSocket.connect(option)
.then(() => {
this.msgHistory += 'connect success ' + "\r\n";
})
.catch(async (e) => {
this.msgHistory += 'connect fail ' + e.message + "\r\n";
this.msgHistory += "连接结束时间：" + await getCurrentTimeString() + "\r\n\r\n";
})

await tcpSocket.close()
}
}

//同步获取当前时间的字符串形式
async function getCurrentTimeString() {
let time = ""
await systemDateTime.getDate().then(
(date) => {
time = date.getHours().toString() + ":" + date.getMinutes().toString()
+ ":" + date.getSeconds().toString() + ":" + date.getMilliseconds().toString()
}
)
return "[" + time + "]"
}

步骤4：编译运行，可以使用模拟器或者真机。

步骤5：配置服务端IP和端口，一定要设置不存在的地址，然后逐次单击“连接测试”按钮，执行后的截图如下所示：

截图的最后是连接日志信息：

3.TCP连接超时分析

从输出的日志可以分析如下：

1.默认的超时时间为5秒钟

2.超时时间设置为0时，按照5秒钟计算超时时间

3.设置3秒钟或者30秒钟，实际超时时间就是3秒钟或者30秒钟

4.设置大于65秒的超时时间，实际超时时间为65秒左右

前3个好理解，最后这个65秒是怎么回事呢？这里分析一下，实际上，TCP连接重试时执行等待时间翻倍的规则，也就是连接失败后等待1秒钟重试，再失败等待2秒钟，然后依次是4秒钟、8秒钟、16秒钟、32秒钟，linux默认重试5次，也就是1+2+4+8+16+32=63秒钟，再加上其他耗费的时间，所以表现出来最大超时时间是65秒左右。

怎么样，是不是对鸿蒙系统下TCP连接超时时间有了更清晰的认识呢？

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本文码云源码地址：https://gitee.com/zl3624/harmonyos_network_samples/tree/master/code/tcp/TCPTimeoutDemo

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