JAVA Socket超时浅析

最新推荐文章于 2024-06-18 12:13:10 发布

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本文详细介绍了Java中Socket的工作原理，包括套接字的读写缓冲区管理、连接建立超时、读超时及写超时机制，并解释了这些机制如何与TCP协议相互作用。

转载自：http://blog.youkuaiyun.com/sureyonder/article/details/5633647

套接字是基于TCP/IP实现的，它是用来提供一个访问TCP的服务接口，或者说套接字socket是TCP的应用编程接口API，通过它应用层就可以访问TCP提供的服务。在JAVA中，用ServerSocket、Socket类创建一个套接字连接，从套接字得到的结果是一个InputStream以及OutputStream对象，以便将连接作为一个IO流对象对待。通过IO流可以从流中读取数据或者写数据到流中，读写IO流会有异常IOException产生。
套接字底层是基于TCP的，所以socket的超时和TCP超时是相同的。

1. socket读写缓冲区

一旦创建了一个套接字实例，操作系统就会为其分配缓冲区以存放接收和要发送的数据。

JAVA可以设置读写缓冲区的大小-setReceiveBufferSize(int size), setSendBufferSize(int size)。
向输出流写数据并不意味着数据实际上已经被发送，它们只是被复制到了发送缓冲区队列SendQ，就是在Socket的OutputStream上调用flush()方法，也不能保证数据能够立即发送到网络。真正的数据发送是由操作系统的TCP协议栈模块从缓冲区中取数据发送到网络来完成的。
当有数据从网络来到时，TCP协议栈模块接收数据并放入接收缓冲区队列RecvQ，输入流InputStream通过read方法从RecvQ中取出数据。

2. socket连接建立超时

socket连接建立是基于TCP的连接建立过程，TCP的连接需要通过3次握手报文来完成。
Java Socket连接建立超时和TCP是相同的，如果TCP建立连接时三次握手超时，那么导致Socket连接建立也就超时了。

3. socket读超时

如果输入缓冲队列RecvQ中没有数据，read操作会一直阻塞而挂起线程，直到有新的数据到来或者有异常产生。调用setSoTimeout(int timeout)可以设置超时时间，如果到了超时时间仍没有数据，read会抛出一个SocketTimeoutException，程序需要捕获这个异常，但是当前的socket连接仍然是有效的。
如果对方进程崩溃、对方机器突然重启、网络断开，本端的read会一直阻塞下去，这时设置超时时间是非常重要的，否则调用read的线程会一直挂起。
TCP模块把接收到的数据放入RecvQ中，直到应用层调用输入流的read方法来读取。如果RecvQ队列被填满了，这时TCP会根据滑动窗口机制通知对方不要继续发送数据，本端停止接收从对端发送来的数据，直到接收者应用程序调用输入流的read方法后腾出了空间。

4. socket写超时

socket的写超时是基于TCP的超时重传。超时重传是TCP保证数据可靠性传输的一个重要机制，其原理是在发送一个数据报文后就开启一个计时器，在一定时间内如果没有得到发送报文的确认ACK，那么就重新发送报文。如果重新发送多次之后，仍没有确认报文，就发送一个复位报文RST，然后关闭TCP连接。首次数据报文发送与复位报文传输之间的时间差大约为9分钟，也就是说如果9分钟内没有得到确认报文，就关闭连接。但是这个值是根据不同的TCP协议栈实现而不同。
如果发送端调用write持续地写出数据，直到SendQ队列被填满。如果在SendQ队列已满时调用write方法，则write将被阻塞，直到SendQ有新的空闲空间为止，也就是说直到一些字节传输到了接收者套接字的RecvQ中。
当Socket的write发送数据时，如果网线断开、对端进程崩溃或者对端机器重启动，TCP模块会重传数据，最后超时而关闭连接。下次如再调用write会导致一个异常而退出。
Socket写超时是基于TCP协议栈的超时重传机制，一般不需要设置write的超时时间，也没有提供这种方法。