长链接、短链接与连接池之间的联系
2022-11-21 17:18:33
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在了解连接池之前，我们需要对长、短链接建立初步认识。我们都知道，网络通信大部分都是基于TCP/IP协议，数据传输之前，双方通过“三次握手”建立连接，当数据传输完成之后，又通过“四次挥手”释放连接，以下是“三次握手”与“四次挥手”示意图：
三次握手建立连接示意图：
四次挥手释放连接示意图：
长、短连接
长、短连接是相对通信时间而言的。长连接相对短连接而言，多了一个保持连接的过程，可以在一个连接上可以连续发送多个数据包，在连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发链路检测包。
短连接
短连接的操作步骤是：
建立连接——数据传输——关闭连接…建立连接——数据传输——关闭连接
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，然后一次请求就完成了。这时候双方任意都可以发起close操作，不过一般都是client先发起close操作。上述可知，短连接一般只会在 client/server间传递一次请求操作。
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。
长连接
长连接的操作步骤是：
建立连接——数据传输…（保持连接）…数据传输——关闭连接
client向server发起连接，server接受client连接，双方建立连接，client与server完成一次请求后，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。
TCP长连接保持的两种办法：
- 应用层面的心跳机制
自定义心跳消息头.，一般客户端主动发送到服务端，服务器接收后进行回应(也可以不回应)，以便能够侦测连接是否异常断开。
- TCP协议自带的保活功能
通过设置TCP keepalive的属性，并设置发送底层心跳包的时间间隔。TCP keepalive是在底层定时发送心跳报文，服务器端接收到底层的心跳报文直接丢弃，不关心其内容。
长、短连接总结
- 长连接可以省去较多的TCP建立和关闭的操作，减少浪费，节约时间；
- 长连接需要进行链接存活探测；
- 短连接对于服务器来说管理较为简单，存在的连接都是有用的连接，不需要额外的控制手段；
- 短连接如果请求频繁，将在TCP的建立和关闭操作上浪费时间和带宽；
HTTP协议
HTTP协议是无状态的，在HTTP/1.0中默认使用短连接，客户端和服务器每进行一次HTTP操作，浏览器就会重新建立一个HTTP会话。
而从HTTP/1.1起，默认使用长连接，用以保持连接特性，使用长连接的HTTP协议，会在响应头加入这行代码：
1
|
Connection:keep-alive
|
在使用长连接的情况下，当一个网页打开完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭，客户端再次访问这个服务器时，会继续使用这一条已经建立的连接。Keep-Alive不会永久保持连接，它有一个保持时间，可以在不同的服务器软件中设定这个时间。实现长连接需要客户端和服务端都支持长连接。
HTTP协议的长连接和短连接，实质上是TCP协议的长连接和短连接。
连接池
基于TCP/IP协议，我们可以知道，频繁的连接创建和销毁都需要消耗资源，而连接池是将已经创建好的连接保存在池中，当有请求来时，直接使用已经创建好的连接进行访问，这样省略了创建连接和销毁连接的过程。这样性能上得到了提高。
以数据库连接池为例，基本原理如下：
- 建立数据库连接池对象；
- 按照事先指定的参数创建初始数量的数据库连接；
- 对于一个数据库访问请求，直接从连接池中得到一个连接，如果数据库连接池对象中没有空闲的连接，且连接数没有达到最大（即：最大活跃连接数），创建一个新的数据库连接；
- 关闭数据库连接，将连接放入空闲队列中，如实际空闲连接数大于初始空闲连接数则释放连接；
- 释放数据库连接池对象，并释放所有连接；
连接池技术带来的好处：
- 资源重用
由于连接得到重用，避免了频繁创建、释放连接引起的大量性能开销。在减少系统消耗的基础上，另一方面也增进了系统运行环境的平稳性（减少内存碎片以及临时进程/线程的数量）。
- 更快的系统响应速度
连接池在初始化过程中，往往已经创建了若干连接置于池中备用。此时连接的初始化工作均已完成。对于业务请求处理而言，直接利用现有可用连接，避免了连接初始化和释放过程的时间开销，从而缩减了系统整体响应时间。
- 统一的连接管理，避免连接泄漏
在较为完备的连接池实现中，可根据预先的连接占用超时设定，强制收回被占用连接。从而避免了常规连接操作中可能出现的资源泄漏。
常见连接池实现
以PHP开发为例，基于PHP-FPM机制实现的Web服务，并不容易实现连接池，而常驻内存的开发框架，例如workerman、swoole 则可以简单实现连接池功能。PHP-FPM机制下的连接池需要借助第三方Proxy实现，例如：
