TCP长连接与短连接的区别

TCP/IP 
TCP/IP是个协议组，可分为三个层次：网络层、传输层和应用层。 
在网络层有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议。 
在传输层中有TCP协议与UDP协议。 
在应用层有:TCP包括FTP、HTTP、TELNET、SMTP等协议 
                 UDP包括DNS、TFTP等协议 
短连接 
连接->传输数据->关闭连接 
HTTP是无状态的，浏览器和服务器每进行一次HTTP操作，就建立一次连接，但任务结束就中断连接。 
也可以这样说：短连接是指SOCKET连接后发送后接收完数据后马上断开连接。 
  
长连接 
连接->传输数据->保持连接 -> 传输数据-> 。。。 ->关闭连接。 
长连接指建立SOCKET连接后不管是否使用都保持连接，但安全性较差。 
  
http的长连接 
HTTP也可以建立长连接的，使用Connection:keep-alive，HTTP 1.1默认进行持久连接。HTTP1.1和HTTP1.0相比较而言，最大的区别就是增加了持久连接支持(貌似最新的 http1.0 可以显示的指定 keep-alive),但还是无状态的，或者说是不可以信任的。 
  
什么时候用长连接，短连接？ 
 长连接多用于操作频繁，点对点的通讯，而且连接数不能太多情况，。每个TCP连接都需要三步握手，这需要时间，如果每个操作都是先连接，再操作的话那么处理速度会降低很多，所以每个操作完后都不断开，次处理时直接发送数据包就OK了，不用建立TCP连接。例如：数据库的连接用长连接， 如果用短连接频繁的通信会造成socket错误，而且频繁的socket 创建也是对资源的浪费。 
  
而像WEB网站的http服务一般都用短链接，因为长连接对于服务端来说会耗费一定的资源，而像WEB网站这么频繁的成千上万甚至上亿客户端的连接用短连接会更省一些资源，如果用长连接，而且同时有成千上万的用户，如果每个用户都占用一个连接的话，那可想而知吧。所以并发量大，但每个用户无需频繁操作情况下需用短连好。 
  
总之，长连接和短连接的选择要视情况而定。 
  
发送接收方式 
1、异步 
报文发送和接收是分开的，相互独立的，互不影响。这种方式又分两种情况： 
(1)异步双工：接收和发送在同一个程序中，由两个不同的子进程分别负责发送和接收 
(2)异步单工：接收和发送是用两个不同的程序来完成。 
2、同步 
报文发送和接收是同步进行，既报文发送后等待接收返回报文。 同步方式一般需要考虑超时问题，即报文发出去后不能无限等待，需要设定超时时间，超过该时间发送方不再等待读返回报文，直接通知超时返回。 
  

在长连接中一般是没有条件能够判断读写什么时候结束，所以必须要加长度报文头。读函数先是读取报文头的长度，再根据这个长度去读相应长度的报文。 

刚接触TCP/IP通信设计的人根据范例可以很快编出一个通信程 序，据此一些人可能会认为TCP/IP编程很简单。其实不然， TCP/IP编程具有较为丰富的内容。其编程的丰富性主要体现在 通信方式和报文格式的多样性上。

一。通信方式

主要有以下三大类:

(一)SERVER/CLIENT方式

1.一个Client方连接一个Server方，或称点对点(peer to peer)：

2.多个Client方连接一个Server方，这也是通常的并发服务器方式。

3.一个Client方连接多个Server方，这种方式很少见，主要 用于一个客户向多个服务器发送请求情况。

(二)连接方式

1.长连接

Client方与Server方先建立通讯连接，连接建立后不断开， 然后再进行报文发送和接收。这种方式下由于通讯连接一直

存在，可以用下面命令查看连接是否建立：

netstat –f inet|grep 端口号(如5678)。

此种方式常用于点对点通讯。

2.短连接

Client方与Server每进行一次报文收发交易时才进行通讯连 接，交易完毕后立即断开连接。此种方式常用于一点对多点

通讯，比如多个Client连接一个Server.

(三)发送接收方式

1.异步

报文发送和接收是分开的，相互独立的，互不影响。这种方

式又分两种情况：

(1)异步双工：接收和发送在同一个程序中，有两个不同的实际通信方式是这三类通信方式的组合。比如一般书上提供的 TCP/IP范例程序大都是同步短连接的SERVER/CLIENT程序。有的 组合是基本不用的，比较常用的有价值的组合是以下几种：

同步短连接Server/Client

同步长连接Server/Client

异步短连接Server/Client

异步长连接双工Server/Client

异步长连接单工Server/Client

其中异步长连接双工是最为复杂的一种通信方式，有时候经

常会出现在不同银行或不同城市之间的两套系统之间的通信。 比如金卡工程。由于这几种通信方式比较固定，所以可以预

先编制这几种通信方式的模板程序。

二.报文格式

通信报文格式多样性更多，相应地就必须设计对应的读写报文的接 收和发送报文函数。

(一)阻塞与非阻塞方式

1.非阻塞方式

读函数不停地进行读动作，如果没有报文接收到，等待一段时间后 超时返回，这种情况一般需要指定超时时间。

2.阻塞方式

如果没有报文接收到，则读函数一直处于等待状态，直到有报文到达。

(二)循环读写方式

1.一次直接读写报文

在一次接收或发送报文动作中一次性不加分别地全部读取或全部 发送报文字节。

2.不指定长度循环读写

这一般发生在短连接进程中，受网络路由等限制，一次较长的报 文可能在网络传输过程中被分解成了好几个包。一次读取可能不 能全部读完一次报文，这就需要循环读报文，直到读完为止。

3.带长度报文头循环读写

这种情况一般是在长连接进程中，由于在长连接中没有条件能够 判断循环读写什么时候结束，所以必须要加长度报文头。读函数 先是读取报文头的长度，再根据这个长度去读报文.实际情况中， 报头的码制格式还经常不一样，如果是非ASCII码的报文头，还必须 转换成ASCII,常见的报文头码制有：

(1)n个字节的ASCII码

(2)n个字节的BCD码

(3)n个字节的网络整型码

以上是几种比较典型的读写报文方式，可以与通信方式模板一起 预先提供一些典型的API读写函数。当然在实际问题中，可能还 必须编写与对方报文格式配套的读写API.

在实际情况中，往往需要把我们自己的系统与别人的系统进行连接， 有了以上模板与API,可以说连接任何方式的通信程序都不存在问题。

1. TCP连接

当网络通信时采用TCP协议时，在真正的读写操作之前，server与client之间必须建立一个连接，当读写操作完成后，双方不再需要这个连接时它们可以释放这个连接，连接的建立是需要三次握手的，而释放则需要4次握手，所以说每个连接的建立都是需要资源消耗和时间消耗的

经典的三次握手示意图：

经典的四次握手关闭图：

2. TCP短连接

我们模拟一下TCP短连接的情况，client向server发起连接请求，server接到请求，然后双方建立连接。client向server发送消息，server回应client，然后一次读写就完成了，这时候双方任何一个都可以发起close操作，不过一般都是client先发起close操作。为什么呢，一般的server不会回复完client后立即关闭连接的，当然不排除有特殊的情况。从上面的描述看，短连接一般只会在client/server间传递一次读写操作

短连接的优点是：管理起来比较简单，存在的连接都是有用的连接，不需要额外的控制手段

3.TCP长连接

接下来我们再模拟一下长连接的情况，client向server发起连接，server接受client连接，双方建立连接。Client与server完成一次读写之后，它们之间的连接并不会主动关闭，后续的读写操作会继续使用这个连接。

首先说一下TCP/IP详解上讲到的TCP保活功能，保活功能主要为服务器应用提供，服务器应用希望知道客户主机是否崩溃，从而可以代表客户使用资源。如果客户已经消失，使得服务器上保留一个半开放的连接，而服务器又在等待来自客户端的数据，则服务器将应远等待客户端的数据，保活功能就是试图在服务器端检测到这种半开放的连接。

如果一个给定的连接在两小时内没有任何的动作，则服务器就向客户发一个探测报文段，客户主机必须处于以下4个状态之一：

1. 客户主机依然正常运行，并从服务器可达。客户的TCP响应正常，而服务器也知道对方是正常的，服务器在两小时后将保活定时器复位。
2. 客户主机已经崩溃，并且关闭或者正在重新启动。在任何一种情况下，客户的TCP都没有响应。服务端将不能收到对探测的响应，并在75秒后超时。服务器总共发送10个这样的探测 ，每个间隔75秒。如果服务器没有收到一个响应，它就认为客户主机已经关闭并终止连接。
3. 客户主机崩溃并已经重新启动。服务器将收到一个对其保活探测的响应，这个响应是一个复位，使得服务器终止这个连接。
4. 客户机正常运行，但是服务器不可达，这种情况与2类似，TCP能发现的就是没有收到探查的响应。

从上面可以看出，TCP保活功能主要为探测长连接的存活状况，不过这里存在一个问题，存活功能的探测周期太长，还有就是它只是探测TCP连接的存活，属于比较斯文的做法，遇到恶意的连接时，保活功能就不够使了。

在长连接的应用场景下，client端一般不会主动关闭它们之间的连接，Client与server之间的连接如果一直不关闭的话，会存在一个问题，随着客户端连接越来越多，server早晚有扛不住的时候，这时候server端需要采取一些策略，如关闭一些长时间没有读写事件发生的连接，这样可以避免一些恶意连接导致server端服务受损；如果条件再允许就可以以客户端机器为颗粒度，限制每个客户端的最大长连接数，这样可以完全避免某个蛋疼的客户端连累后端服务。

长连接和短连接的产生在于client和server采取的关闭策略，具体的应用场景采用具体的策略，没有十全十美的选择，只有合适的选择。

参考：

1. TCP/IP详解 卷一

转自： http://www.cnblogs.com/beifei/archive/2011/06/26/2090611.html