几个重要的TCP/IP选项解析(Java Socket)

jopen 10年前

Socket选择可以指定Socket类发送和接受数据的方式。在JDK1.4中共有8个Socket选择可以设置。这8个选项都定义在java.net.SocketOptions接口中。定义如下：

public final static int TCP_NODELAY = 0x0001;public final static int SO_REUSEADDR = 0x04;public final static int SO_LINGER = 0x0080;public final static int SO_TIMEOUT = 0x1006;public final static int SO_SNDBUF = 0x1001;public final static int SO_RCVBUF = 0x1002;public final static int SO_KEEPALIVE = 0x0008;public final static int SO_OOBINLINE = 0x1003;

有趣的是，这8个选项除了第一个没在SO前缀外，其他7个选项都以SO作为前缀。其实这个SO就是Socket Option的缩写；因此，在Java中约定所有以SO为前缀的常量都表示Socket选项；当然，也有例外，如TCP_NODELAY.在Socket 类中为每一个选项提供了一对get和set方法，分别用来获得和设置这些选项。

PS:

  1. netty的有差选项说明：http://docs.jboss.org/netty/3.2/api/org/jboss/netty/channel/socket/SocketChannelConfig.html

  2. oracle的说明 http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/net/socketOpt.html

1. TCP_NODELAY

public boolean getTcpNoDelay() throws SocketExceptionpublic void setTcpNoDelay(boolean on) throws SocketException

在默认情况下，客户端向服务器发送数据时，会根据数据包的大小决定是否立即发送。当数据包中的数据很少时，如只有1个字节，而数据包的头却有几十个 字节（IP头+TCP头）时，系统会在发送之前先将较小的包合并到软大的包后，一起将数据发送出去。在发送下一个数据包时，系统会等待服务器对前一个数据 包的响应，当收到服务器的响应后，再发送下一个数据包，这就是所谓的Nagle算法；在默认情况下，Nagle算法是开启的。

这种算法虽然可以有效地改善网络传输的效率，但对于网络速度比较慢，而且对实现性的要求比较高的情况下（如游戏、Telnet等），使用这种方式传 输数据会使得客户端有明显的停顿现象。因此，最好的解决方案就是需要Nagle算法时就使用它，不需要时就关闭它。而使用setTcpToDelay正好 可以满足这个需求。当使用setTcpNoDelay（true）将Nagle算法关闭后，客户端每发送一次数据，无论数据包的大小都会将这些数据发送出 去。

2.  SO_REUSEADDR

public boolean getReuseAddress() throws SocketException           public void setReuseAddress(boolean on) throws SocketException

错误的说法：

  通过这个选项，可以使多个Socket对象绑定在同一个端口上。

正确的说明是：

 如果端口忙，但TCP状态位于 TIME_WAIT ，可以重用 端口。如果端口忙，而TCP状态位于其他状态，重用端口时依旧得到一个错误信息， 抛出“Address already in use： JVM_Bind”。如果你的服务程序停止后想立即重启，不等60秒，而新套接字依旧 使用同一端口，此时 SO_REUSEADDR 选项非常有用。必须意识到，此时任何非期 望数据到达，都可能导致服务程序反应混乱，不过这只是一种可能，事实上很不可能。

这个参数在Windows平台与Linux平台表现的特点不一样。在Windows平台表现的特点是不正确的， 在Linux平台表现的特点是正确的。

在Windows平台，多个Socket新建立对象可以绑定在同一个端口上，这些新连接是非TIME_WAIT状态的。这样做并没有多大意义。

在Linux平台，只有TCP状态位于 TIME_WAIT ，才可以重用 端口。这才是正确的行为。

public class Test {      public static void main(String[] args) {          try {              ServerSocket socket1 = new ServerSocket();              ServerSocket socket2 = new ServerSocket();              socket1.setReuseAddress(true);              socket1.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8899));              System.out.println("socket1.getReuseAddress():"                      + socket1.getReuseAddress());              socket2.setReuseAddress(true);              socket2.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8899));              System.out.println("socket2.getReuseAddress():"                      + socket1.getReuseAddress());          } catch (Exception e) {              e.printStackTrace();          }      }}

使用SO_REUSEADDR选项时有两点需要注意：

  1. 必须在调用bind方法之前使用setReuseAddress方法来打开SO_REUSEADDR选项。因此，要想使用SO_REUSEADDR选项，就不能通过Socket类的构造方法来绑定端口。

  2. 必须将绑定同一个端口的所有的Socket对象的SO_REUSEADDR选项都打开才能起作用。如在例程4-12中，socket1和socket2都使用了setReuseAddress方法打开了各自的SO_REUSEADDR选项。

在Windows操作系统上运行上面的代码的运行结果如下： 这种结果是不正确的。

socket1.getReuseAddress():truesocket2.getReuseAddress():true

在Linux操作系统上运行上面的代码的运行结果如下：

socket1.getReuseAddress():true  java.net.BindException: Address already in use        at java.net.PlainSocketImpl.socketBind(Native Method)        at java.net.PlainSocketImpl.bind(PlainSocketImpl.java:383)        at java.net.ServerSocket.bind(ServerSocket.java:328)        at java.net.ServerSocket.bind(ServerSocket.java:286)        at com.Test.main(Test.java:15)

这种结果是正确的。因为第一个连接不是TIME_WAIT状态的，第二个连接就不能使用8899端口；

只有第一个连接是TIME_WAIT状态的，第二个连接就才能使用8899端口；

3.  SO_LINGER

public int getSoLinger() throws SocketExceptionpublic void setSoLinger(boolean on, int linger) throws SocketException

这个Socket选项可以影响close方法的行为。在默认情况下，当调用close方法后，将立即返回；如果这时仍然有未被送出的数据包，那么这 些数据包将被丢弃。如果将linger参数设为一个正整数n时（n的值最大是65，535），在调用close方法后，将最多被阻塞n秒。在这n秒内，系 统将尽量将未送出的数据包发送出去；如果超过了n秒，如果还有未发送的数据包，这些数据包将全部被丢弃；而close方法会立即返回。如果将linger 设为0，和关闭SO_LINGER选项的作用是一样的。

如果底层的Socket实现不支持SO_LINGER都会抛出SocketException例外。当给linger参 数传递负数值时，setSoLinger还会抛出一个IllegalArgumentException例外。可以通过getSoLinger方法得到延 迟关闭的时间，如果返回-1，则表明SO_LINGER是关闭的。例如，下面的代码将延迟关闭的时间设为1分钟：

if(socket.getSoLinger() == -1) socket.setSoLinger(true, 60);

4.  SO_TIMEOUT

public int getSoTimeout() throws SocketExceptionpublic void setSoTimeout(int timeout) throws SocketException

这个Socket选项在前面已经讨论过。可以通过这个选项来设置读取数据超时。当输入流的read方法被阻塞时，如果设置 timeout（timeout的单位是毫秒），那么系统在等待了timeout毫秒后会抛出一个InterruptedIOException例外。在 抛出例外后，输入流并未关闭，你可以继续通过read方法读取数据。

如果将timeout设为0，就意味着read将会无限等待下去，直到服务端程序关闭这个Socket.这也是timeout的默认值。如下面的语句将读取数据超时设为30秒：

socket1.setSoTimeout(30 * 1000);

当底层的Socket实现不支持SO_TIMEOUT选项时，这两个方法将抛出SocketException例外。不能将timeout设为负数，否则setSoTimeout方法将抛出IllegalArgumentException例外。

5.  SO_SNDBUF

public int getSendBufferSize() throws SocketExceptionpublic void setSendBufferSize(int size) throws SocketException

在默认情况下，输出流的发送缓冲区是8096个字节（8K）。这个值是Java所建议的输出缓冲区的大小。如果这个默认值不能满足要求，可以用 setSendBufferSize方法来重新设置缓冲区的大小。但最好不要将输出缓冲区设得太小，否则会导致传输数据过于频繁，从而降低网络传输的效 率。

如果底层的Socket实现不支持SO_SENDBUF选项，这两个方法将会抛出SocketException例外。必须将size设为正整数，否则setSendBufferedSize方法将抛出IllegalArgumentException例外。

6.  SO_RCVBUF

public int getReceiveBufferSize() throws SocketExceptionpublic void setReceiveBufferSize(int size) throws SocketException

在默认情况下，输入流的接收缓冲区是8096个字节（8K）。这个值是Java所建议的输入缓冲区的大小。如果这个默认值不能满足要求，可以用 setReceiveBufferSize方法来重新设置缓冲区的大小。但最好不要将输入缓冲区设得太小，否则会导致传输数据过于频繁，从而降低网络传输 的效率。

如果底层的Socket实现不支持SO_RCVBUF选项，这两个方法将会抛出SocketException例外。必须将size设为正整数，否则setReceiveBufferSize方法将抛出IllegalArgumentException例外。

7.  SO_KEEPALIVE

public boolean getKeepAlive() throws SocketExceptionpublic void setKeepAlive(boolean on) throws SocketException

如果将这个Socket选项打开，客户端Socket每隔段的时间（大约两个小时）就会利用空闲的连接向服务器发送一个数据包。这个数据包并没有其 它的作用，只是为了检测一下服务器是否仍处于活动状态。如果服务器未响应这个数据包，在大约11分钟后，客户端Socket再发送一个数据包，如果在12 分钟内，服务器还没响应，那么客户端Socket将关闭。如果将Socket选项关闭，客户端Socket在服务器无效的情况下可能会长时间不会关闭。

SO_KEEPALIVE选项在默认情况下是关闭的，可以使用如下的语句将这个SO_KEEPALIVE选项打开：

socket1.setKeepAlive(true);

8.  SO_OOBINLINE

 public boolean getOOBInline() throws SocketException   public void setOOBInline(boolean on) throws SocketException

如果这个Socket选项打开，可以通过Socket类的sendUrgentData方法向服务器发送一个单字节的数据。这个单字节数据并不经过 输出缓冲区，而是立即发出。虽然在客户端并不是使用OutputStream向服务器发送数据，但在服务端程序中这个单字节的数据是和其它的普通数据混在 一起的。因此，在服务端程序中并不知道由客户端发过来的数据是由OutputStream还是由sendUrgentData发过来的。下面是 sendUrgentData方法的声明：

public void sendUrgentData(int data) throws IOException

虽然sendUrgentData的参数data是int类型，但只有这个int类型的低字节被发送，其它的三个字节被忽略。下面的代码演示了如何使用SO_OOBINLINE选项来发送单字节数据。

package mynet;import java.net.*;import java.io.*;class Server{      public static void main(String[] args) throws Exception      {          ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(1234);          System.out.println("服务器已经启动，端口号：1234");          while (true)          {              Socket socket = serverSocket.accept();              socket.setOOBInline(true);              InputStream in = socket.getInputStream();              InputStreamReader inReader = new InputStreamReader(in);              BufferedReader bReader = new BufferedReader(inReader);              System.out.println(bReader.readLine());              System.out.println(bReader.readLine());              socket.close();          }      }}public class Client{      public static void main(String[] args) throws Exception      {          Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 1234);          socket.setOOBInline(true);          OutputStream out = socket.getOutputStream();          OutputStreamWriter outWriter = new OutputStreamWriter(out);          outWriter.write(67);              // 向服务器发送字符"C"          outWriter.write("hello world\r\n");          socket.sendUrgentData(65);        // 向服务器发送字符"A"          socket.sendUrgentData(322);        // 向服务器发送字符"B"          outWriter.flush();          socket.sendUrgentData(214);       // 向服务器发送汉字”中”          socket.sendUrgentData(208);          socket.sendUrgentData(185);       // 向服务器发送汉字”国”          socket.sendUrgentData(250);          socket.close();      }}

由于运行上面的代码需要一个服务器类，因此，在加了一个类名为Server的服务器类，关于服务端套接字的使用方法将会在后面的文章中详细讨论。在 类Server类中只使用了ServerSocket类的accept方法接收客户端的请求。并从客户端传来的数据中读取两行字符串，并显示在控制台上。

测试

由于本例使用了127.0.0.1，因Server和Client类必须在同一台机器上运行。

运行Server

java mynet.Server

运行Client

java mynet.Client

在服务端控制台的输出结果

服务器已经启动，端口号：1234ABChello world中国

在ClienT类中使用了sendUrgentData方法向服务器发送了字符'A'（65）和'B'（66）。但发送'B'时实际发送的是 322，由于sendUrgentData只发送整型数的低字节。因此，实际发送的是66.十进制整型322的二进制形式如图1所示。

几个重要的TCP/IP选项解析(Java Socket)

从图1可以看出，虽然322分布在了两个字节上，但它的低字节仍然是66.

在Client类中使用flush将缓冲区中的数据发送到服务器。我们可以从输出结果发现一个问题，在Client类中先后向服务器发送了 'C'、"hello world"r"n"、'A'、'B'.而在服务端程序的控制台上显示的却是ABChello world.这种现象说明使用sendUrgentData方法发送数据后，系统会立即将这些数据发送出去；而使用write发送数据，必须要使用 flush方法才会真正发送数据。

在Client类中向服务器发送"中国"字符串。由于"中"是由214和208两个字节组成的；而"国"是由185和250两个字节组成的；因此，可分别发送这四个字节来传送"中国"字符串。

注意：在使用setOOBInline方法打开SO_OOBINLINE选项时要注意是必须在客户端和服务端程序同时使用setOOBInline方法打开这个选项，否则无法命名用sendUrgentData来发送数据。

参考：

  1. http://elf8848.iteye.com/blog/1739598

  2. 网络编程之 keepalive http://blog.csdn.net/historyasamirror/article/details/5526486

  3. 在Nettyk，connectionTimeoutMillis选项只能是client使用，server不能使用 http://stackoverflow.com/questions/3234433/what-is-the-meaning-of-child-connecttimeoutmillis-in-nettys-configuration

  4. Netty中ReadTimeoutException的写法：http://stackoverflow.com/questions/3726696/setting-socket-timeout-on-netty-channel

原文地址： http://techv5.com/topic/52/