tcp长短连接、http长短连接、心跳包、tcp KeepAlive保活机制

全双工通信允许数据在两个方向上同时传输，例如。半双工通信允许数据在两个方向上传输，但同一时间只能在一个方向上传输，如对讲机。单工通信只允许数据在一个方向上传输，如广播。TCP使用全双工通信。

在理想状况下，一个TCP连接在没有主机重启或更改IP的情况下，即使中间路由器崩溃或重启、数据线断开，该TCP连接上不会断开。然而，在实际网络环境中，理想状况难以实现。

TCP短连接在建立后进行一次读写作后即断开，通过程序员的close函数实现。TCP长连接建立后进行多次读写作，并通过心跳包和TCP自带的KeepAlive机制保持连接，最后通过close函数关闭。长连接适用于作、点对点通讯且并发相对不高的场景，如数据库连接和即时通讯软件；短连接适用于高并发场景，如web服务，以节省服务器。

HTTP长短连接基于TCP的长短连接。HTTP短连接在建立后进行一次请求-响应过程后断开，可通过设置Connection:keep-alive变成长连接。HTTP长连接建立后进行多次请求-响应过程，通过设置Connection:close变成短连接。TCP长短连接通过应用层心跳包或KeepAlive机制以及close函数控制。

心跳包在客户端和服务器间定时通知对方状态，按照一定时间间隔发送，类似于心跳，因此称为心跳包。心跳包解决即时通讯中可能的连接关闭问题，如防火墙关闭连接或路由器故障导致链路不畅。心跳包检测连接状态，通过发送和接收心跳包保持连接活跃。

TCP的KeepAlive机制默认在两小时内无任何活动时，发送探测包。若75秒内接收到相应的ACK确认包，则重新计算连接开始时间；若无响应，则发送10个探测包，无响应后认为对方主机关闭并终止连接。KeepAlive机制消耗带宽，但可以检测并断开未使用的连接，节省。

应用层心跳包使用更耗费带宽，因为其包含数据。TCP的KeepAlive机制发送的数据长度为零心跳包，无法利用心跳携带额外数据。心跳包在应用层不需对方响应，通过传输层将数据打包发送，等待接收端内核返回ACK确认包。

HTTP1.1中的keep-alive与TCP的KeepAlive机制无直接联系。HTTP1.1中keep-alive是Connection值，表示在一次TCP连接上进行多次请求-响应。浏览器和服务器可通过设置maConnect和KeepAliveTimeout来控制连接的请求次数和最长保存时间。TCP的KeepAlive机制用于断线检测和保持连接活跃。

HTTP的“请求-响应”过程发生在应用层，TCP的包发送与回复发生在传输层。客户端应用层发送请求，内核打包后发送；服务端内核接收请求并回复ACK包，应用层处理请求，返回响应信息；服务端内核打包响应信息发送，客户端内核接收并回复ACK包。

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