HttpClient链接池的一些思考

时间  2019-11-05
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前言

使用apache的httpclient进行http的交互处理已经很长时间了，而httpclient实例则使用了http链接池，想必你们也没有关心过链接池的管理。事实上，经过分析httpclient源码，发现它很优雅地隐藏了全部的链接池管理细节，开发者彻底不用花太多时间去思考链接池的问题。html

Apache官网例子

CloseableHttpClient httpclient = HttpClients.createDefault();
HttpGet httpget = new HttpGet("http://localhost/");
CloseableHttpResponse response = httpclient.execute(httpget);
try {
    HttpEntity entity = response.getEntity();
    if (entity != null) {
        long len = entity.getContentLength();
        if (len != -1 && len < 2048) {
            System.out.println(EntityUtils.toString(entity));
        } else {
            // Stream content out
        }
    }
} finally {
    response.close();
}

HttpClient及其链接池配置

  • 整个线程池中最大链接数 MAX_CONNECTION_TOTAL = 800
  • 路由到某台主机最大并发数，是MAX_CONNECTION_TOTAL（整个线程池中最大链接数）的一个细分 ROUTE_MAX_COUNT = 500
  • 重试次数，防止失败状况 RETRY_COUNT = 3
  • 客户端和服务器创建链接的超时时间 CONNECTION_TIME_OUT = 5000
  • 客户端从服务器读取数据的超时时间 READ_TIME_OUT = 7000
  • 从链接池中获取链接的超时时间 CONNECTION_REQUEST_TIME_OUT = 5000
  • 链接空闲超时，清楚闲置的链接 CONNECTION_IDLE_TIME_OUT = 5000
  • 链接保持存活时间 DEFAULT_KEEP_ALIVE_TIME_MILLIS = 20 * 1000

MaxtTotal和DefaultMaxPerRoute的区别

  • MaxtTotal是整个池子的大小；
  • DefaultMaxPerRoute是根据链接到的主机对MaxTotal的一个细分；

好比：MaxtTotal=400，DefaultMaxPerRoute=200，而我只链接到http://hjzgg.com时，到这个主机的并发最多只有200；而不是400；而我链接到http://qyxjj.com 和 http://httls.com时，到每一个主机的并发最多只有200；即加起来是400（但不能超过400）。因此起做用的设置是DefaultMaxPerRoute。apache

HttpClient链接池模型

HttpClient从链接池中获取链接分析

org.apache.http.pool.AbstractConnPool设计模式

private E getPoolEntryBlocking(
        final T route, final Object state,
        final long timeout, final TimeUnit tunit,
        final PoolEntryFuture<E> future)
            throws IOException, InterruptedException, TimeoutException {


    Date deadline = null;
    if (timeout > 0) {
        deadline = new Date
            (System.currentTimeMillis() + tunit.toMillis(timeout));
    }


    this.lock.lock();
    try {
        final RouteSpecificPool<T, C, E> pool = getPool(route);//这是每个路由细分出来的链接池
        E entry = null;
        while (entry == null) {
            Asserts.check(!this.isShutDown, "Connection pool shut down");
            //从池子中获取一个可用链接并返回
            for (;;) {
                entry = pool.getFree(state);
                if (entry == null) {
                    break;
                }
                if (entry.isExpired(System.currentTimeMillis())) {
                    entry.close();
                } else if (this.validateAfterInactivity > 0) {
                    if (entry.getUpdated() + this.validateAfterInactivity <= System.currentTimeMillis()) {
                        if (!validate(entry)) {
                            entry.close();
                        }
                    }
                }
                if (entry.isClosed()) {
                    this.available.remove(entry);
                    pool.free(entry, false);
                } else {
                    break;
                }
            }
            if (entry != null) {
                this.available.remove(entry);
                this.leased.add(entry);
                onReuse(entry);
                return entry;
            }

            //建立新的链接
            // New connection is needed
            final int maxPerRoute = getMax(route);//获取当前路由最大并发数
            // Shrink the pool prior to allocating a new connection
            final int excess = Math.max(0, pool.getAllocatedCount() + 1 - maxPerRoute);
            if (excess > 0) {//若是当前路由对应的链接池的链接超过最大路由并发数，获取到最后使用的一次链接，释放掉
                for (int i = 0; i < excess; i++) {
                    final E lastUsed = pool.getLastUsed();
                    if (lastUsed == null) {
                        break;
                    }
                    lastUsed.close();
                    this.available.remove(lastUsed);
                    pool.remove(lastUsed);
                }
            }

            //尝试建立新的链接 
            if (pool.getAllocatedCount() < maxPerRoute) {//当前路由对应的链接池可用空闲链接数+当前路由对应的链接池已用链接数 < 当前路由对应的链接池最大并发数
                final int totalUsed = this.leased.size();
                final int freeCapacity = Math.max(this.maxTotal - totalUsed, 0);
                if (freeCapacity > 0) {
                    final int totalAvailable = this.available.size();
                    if (totalAvailable > freeCapacity - 1) {//线程池中可用空闲链接数 > (线程池中最大链接数 - 线程池中已用链接数 - 1)
                        if (!this.available.isEmpty()) {
                            final E lastUsed = this.available.removeLast();
                            lastUsed.close();
                            final RouteSpecificPool<T, C, E> otherpool = getPool(lastUsed.getRoute());
                            otherpool.remove(lastUsed);
                        }
                    }
                    final C conn = this.connFactory.create(route);
                    entry = pool.add(conn);
                    this.leased.add(entry);
                    return entry;
                }
            }


            boolean success = false;
            try {
                pool.queue(future);
                this.pending.add(future);
                success = future.await(deadline);
            } finally {
                // In case of 'success', we were woken up by the
                // connection pool and should now have a connection
                // waiting for us, or else we're shutting down.
                // Just continue in the loop, both cases are checked.
                pool.unqueue(future);
                this.pending.remove(future);
            }
            // check for spurious wakeup vs. timeout
            if (!success && (deadline != null) &&
                (deadline.getTime() <= System.currentTimeMillis())) {
                break;
            }
        }
        throw new TimeoutException("Timeout waiting for connection");
    } finally {
        this.lock.unlock();
    }
}

链接重用和保持策略

http的长链接复用， 其断定规则主要分两类。
  1. http协议支持+请求/响应header指定
  2. 一次交互处理的完整性(响应内容消费干净)
  对于前者, httpclient引入了ConnectionReuseStrategy来处理, 默认的采用以下的约定：api

  • HTTP/1.0经过在Header中添加Connection:Keep-Alive来表示支持长链接。
  • HTTP/1.1默认支持长链接, 除非在Header中显式指定Connection:Close, 才被视为短链接模式。

HttpClientBuilder建立MainClientExec

ConnectionReuseStrategy（链接重用策略） 

org.apache.http.impl.client.DefaultClientConnectionReuseStrategy服务器

MainClientExec处理链接

处理完请求后，获取到response，经过ConnectionReuseStrategy判断链接是否可重用，若是是经过ConnectionKeepAliveStrategy获取到链接最长有效时间，并设置链接可重用标记。并发

链接重用判断逻辑

  • request首部中包含Connection:Close，不复用
  • response中Content-Length长度设置不正确，不复用
  • response首部包含Connection:Close，不复用
  • reponse首部包含Connection:Keep-Alive，复用
  • 都没命中的状况下，若是HTTP版本高于1.0则复用

更多参考：https://www.cnblogs.com/mumuxinfei/p/9121829.htmlapp

链接释放原理分析

HttpClientBuilder会构建一个InternalHttpClient实例，也是CloseableHttpClient实例。InternalHttpClient的doExecute方法来完成一次request的执行。dom

会继续调用MainClientExec的execute方法，经过链接池管理者获取链接（HttpClientConnection）。oop

构建ConnectionHolder类型对象，传递链接池管理者对象和当前链接对象。ui

请求执行完返回HttpResponse类型对象，而后包装成HttpResponseProxy对象（是CloseableHttpResponse实例）返回。

CloseableHttpClient类其中一个execute方法以下，finally方法中会调用HttpResponseProxy对象的close方法释放链接。

最终调用ConnectionHolder的releaseConnection方法释放链接。

CloseableHttpClient类另外一个execute方法以下，返回一个HttpResponseProxy对象（是CloseableHttpResponse实例）。 

这种状况下调用者获取了HttpResponseProxy对象，能够直接拿到HttpEntity对象。你们关心的就是操做完HttpEntity对象，使用完InputStream到底需不须要手动关闭流呢？

其实调用者不须要手动关闭流，由于HttpResponseProxy构造方法里有加强HttpEntity的处理方法，以下。

调用者最终拿到的HttpEntity对象是ResponseEntityProxy实例。

ResponseEntityProxy重写了获取InputStream的方法，返回的是EofSensorInputStream类型的InputStream对象。

EofSensorInputStream对象每次读取都会调用checkEOF方法，判断是否已经读取完毕。

checkEOF方法会调用ResponseEntityProxy（实现了EofSensorWatcher接口）对象的eofDetected方法。

EofSensorWatcher#eofDetected方法中会释放链接并关闭流。

 

综上，经过CloseableHttpClient实例处理请求，无需调用者手动释放链接。

HttpClient在Spring中应用

建立ClientHttpRequestFactory

@Bean
public ClientHttpRequestFactory clientHttpRequestFactory()
        throws KeyStoreException, NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException {
    HttpClientBuilder httpClientBuilder = HttpClientBuilder.create();
    SSLContext sslContext = new SSLContextBuilder().loadTrustMaterial(null, (arg0, arg1) -> true).build();

    httpClientBuilder.setSSLContext(sslContext)
            .setMaxConnTotal(MAX_CONNECTION_TOTAL)
            .setMaxConnPerRoute(ROUTE_MAX_COUNT)
            .evictIdleConnections(CONNECTION_IDLE_TIME_OUT, TimeUnit.MILLISECONDS);

    httpClientBuilder.setRetryHandler(new DefaultHttpRequestRetryHandler(RETRY_COUNT, true));
    httpClientBuilder.setKeepAliveStrategy(new DefaultConnectionKeepAliveStrategy());
    CloseableHttpClient client = httpClientBuilder.build();

    HttpComponentsClientHttpRequestFactory clientHttpRequestFactory = new HttpComponentsClientHttpRequestFactory(client);
    clientHttpRequestFactory.setConnectTimeout(CONNECTION_TIME_OUT);
    clientHttpRequestFactory.setReadTimeout(READ_TIME_OUT);
    clientHttpRequestFactory.setConnectionRequestTimeout(CONNECTION_REQUEST_TIME_OUT);
    clientHttpRequestFactory.setBufferRequestBody(false);
    return clientHttpRequestFactory;
}

建立RestTemplate

@Bean
public RestTemplate restTemplate()  {
   RestTemplate restTemplate = new RestTemplate(clientHttpRequestFactory());
        restTemplate.setErrorHandler(new DefaultResponseErrorHandler());
        // 修改StringHttpMessageConverter内容转换器
        restTemplate.getMessageConverters().set(1, new StringHttpMessageConverter(StandardCharsets.UTF_8));
        return restTemplate;
}

 Spring官网例子

@SpringBootApplication
public class Application {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(Application.class);

    public static void main(String args[]) {
        SpringApplication.run(Application.class);
    }

    @Bean
    public RestTemplate restTemplate(RestTemplateBuilder builder) {
        return builder.build();
    }

    @Bean
    public CommandLineRunner run(RestTemplate restTemplate) throws Exception {
        return args -> {
            Quote quote = restTemplate.getForObject( "https://gturnquist-quoters.cfapps.io/api/random", Quote.class);
            log.info(quote.toString());
        };
    }
}

总结

Apache的HttpClient组件可谓良心之做，细细的品味一下源码能够学到不少设计模式和比编码规范。不过在阅读源码以前最好了解一下不一样版本的HTTP协议，尤为是HTTP协议的Keep-Alive模式。使用Keep-Alive模式（又称持久链接、链接重用）时，Keep-Alive功能使客户端到服 务器端的链接持续有效，当出现对服务器的后继请求时，Keep-Alive功能避免了创建或者从新创建链接。这里推荐一篇参考连接：https://www.jianshu.com/p/49551bda6619。

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