本文以 RocketMQ 为例，介绍了长连接和长轮询的基础概念以及代码示例，并结合 RocketMQ 代码讲解了这两项技术的实际运用，以及 RocketMQ 采用这两个技术的背景。

长连接

什么是长连接

TCP 本身没有长连接短连接的概念，一个连接没有被关闭，就算是「长连接」，如果接收完请求响应就关闭，则为「短连接」

下面是一个基于 ServerSocket 的网络程序，程序监听 8081 端口，将输入倒转后输出到客户端。

public static void main(String[] args) throws Exception {
    try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8081)) {
        Socket socket = serverSocket.accept();
        socket.setKeepAlive(true);
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
        while (true) {
            String s = in.readLine();
            System.out.println("received:" + s + " at:" + System.currentTimeMillis());
            out.println(StringUtils.reverse(s));
        }
    }
}

执行程序，然后通过 telnet 127.0.0.1 8081 与应用程序连接，通过 Wireshark 抓包结果如下。

Wireshark 抓包结果

可以看到除了前三个是用来创建连接的，其余都是每次请求和响应的数据包。

长连接在 RocketMQ 中的应用

长连接主要应用在同 name server 的通信上，包括 producer 向 name server 请求路由信息、broker 向 name server 同步心跳、producer/consumer 向 broker 请求等。

心跳机制

在长连接的保持过程中，服务端需要发现并清理无用客户端连接，在 TCP 中，通过 keepalive 机制实现。

在 Linux 中，默认每隔 7200s 会由服务端向客户端发送探活包，如果收到 RST 回包，则认为客户端已经断开连接，服务端也会将此连接断开，以节省资源。

我们可以通过 netstat -altpno 命令打印距下次发送探活包的剩余时间。

keepalive 机制探活时间

TCP 的 keepalive 机制并不适用于 RocketMQ，原因如下：

• 探活时间过长。虽然可以修改，但这是操作系统层面的修改，影响全局。
• 网络通不代表客户端存活。当客户端因 GC 频繁、CPU 负载高等原因已经无法对外提供访问了，但此时网络仍然是通的。

在 RocketMQ 中，更多的是通过应用层的心跳来实现连接保持的功能。

拿 broker 向 name server 发送心跳包来说，broker 每隔 30s 请求一次 name server，name server 也会定期清理长时间（默认 120s）不发送请求的 broker。

下面是 RocketMQ 启动网络的 Netty 代码，可以看到直接禁用了 TCP 的 keepalive 机制，并且利用 IdleStateHandler 做心跳检测的补充。

ServerBootstrap childHandler =
 this.serverBootstrap.group(this.eventLoopGroupBoss, this.eventLoopGroupSelector)
     .channel(useEpoll() ? EpollServerSocketChannel.class : NioServerSocketChannel.class)
     .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
     .option(ChannelOption.SO_REUSEADDR, true)
      // 禁用 TCP 的 keepalive 机制。
     .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, false)
     .childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
     .childOption(ChannelOption.SO_SNDBUF, nettyServerConfig.getServerSocketSndBufSize())
     .childOption(ChannelOption.SO_RCVBUF, nettyServerConfig.getServerSocketRcvBufSize())
     .localAddress(new InetSocketAddress(this.nettyServerConfig.getListenPort()))
     .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
         @Override
         public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
             ch.pipeline()
                 .addLast(defaultEventExecutorGroup, HANDSHAKE_HANDLER_NAME, handshakeHandler)
                 .addLast(defaultEventExecutorGroup,
                     encoder,
                     new NettyDecoder(),
                     // 启用心跳检测 Handler。
                     new IdleStateHandler(0, 0, nettyServerConfig.getServerChannelMaxIdleTimeSeconds()),
                     connectionManageHandler,
                     serverHandler
                 );
         }
     });

长连接优势

长连接适用于点对点的，操作频繁的场景。

对于 RocketMQ 来说再合适不过了，RocketMQ 中各组件相对稳定，路由关系比较确定。

RocketMQ 需要频繁地发送和接收消息，各个组件之间通过心跳沟通。符合操作频繁场景。

长轮询

什么是长轮询

轮询（Polling）简单来说就是定时地查询某个外部系统的状态，一般等到变更到特定状态时，轮询结束。

// client code
while (true) {
 String status = sendRequest(param);
 if (Objects.equals(status, "ok") {
  break;
 } else {
  TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
 }
}

Long polling is itself not a true push; long polling is a variation of the traditional polling technique, but it allows emulating a push mechanism under circumstances where a real push is not possible. — wiki

长轮询（Long polling）是轮询的一种变体，通过服务端的操作，将 pull 操作模拟成 push 操作。

// server code
long deadline = pollTime + System.currentTimeMillis();
while (true) {
 if (System.currentTimeMillis() < deadline) {
  Result result = getResult(param);
  if (result != null) {
   return result;
  } else {
   TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
  }
 } else {
  return null;
 }
}

长轮询在 RocketMQ 中的应用

长轮询主要用于 consumer 和 broker 的连接上。

RocketMQ 支持推拉两种消费模式，其中推模式是建立在拉模式上的。

在拉模式下，consumer 向 broker 发起拉取数据请求，携带允许暂停时间（默认 30s）请求。broker 通过 PullMessageProcessor#processRequest 处理请求，通过 consume queue 查找 commitlog 数据，如果没有找到且允许长轮询，则将请求放入 PullRequestHoldService ，以 topic 和 queue 为区分值，放入到 List 里，默认每隔 5s 再次处理请求，如果获取到数据，返回。否则再次进入 List，直到获取到数据或者超过最大允许暂停时间。

RocketMQ 长轮询流程

长轮询优势

长轮询机制可以减少 consumer 和 broker 的连接请求数，减少消息时延，提升消息实时率。

总结

• RocketMQ 中默认所有请求都是长连接的，除非手动关闭连接。
• RocketMQ 中长连接采用应用间心跳方式续租。
• 长轮询模式支撑了推拉模式，减少消息时延。