java socket编程中参数backlog的含义

java socket创建一个服务端套接字，类的构造函数有一个参数backlog。下面这段代码，在本机的8888端口上建立了一个套接字，backlog设置为5。

BIO
// port:8888,backlog:5
ServerSocket server = new ServerSocket(8888, 5);

NIO
//打开ServerSocketChannel，监听客户端连接
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
// 如果为 true，则此通道将被置于阻塞模式；如果为 false，则此通道将被置于非阻塞模式
serverChannel.configureBlocking(false);
 //绑定端口 ，backlog设为5
serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port), 5);

 

下面以BIO为例讲解backlog参数的含义。

下面的Client是我们的测试类，会创建30个socket连接。

 

import java.net.Socket;
 
public class Client {
    private static Socket[] clients = new Socket[30];
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        for (int i = 1; i <= 30; i++) {
            clients[i-1] = new Socket("127.0.0.1", 8888);
            System.out.println("client connection:" + i);
        }
    }
}

 

接下来我们启动Server端套接字，但是不调用accept()方法，也就是说不处理客户端的socket连接。

import java.net.ServerSocket;
 
public class Server {
 
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        
        // port:8888,backlog:5
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888, 5);
        
        while(true)
        {
             
        }
             
    }
}

 运行Client测试类，运行结果见下图：

 

 

 

可以看到：测试类Client中，前面5个客户端Socket创建是成功的，后面再创建Scoket就会报错。能够成功创建客户端套接字的个数，刚好就是创建ServerSocket时候指定的backlog。

下面这段代码，ServerSocket正常处理客户端socket的连接请求。

import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
 
public class Server {
 
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        
        // port:8888,backlog:5
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888, 5);
        
        int acceptCount = 0;
        
        while(true)
        {
            Socket client = server.accept();
             
            acceptCount++;
             
             System.out.println("new connection has connected, num=" + acceptCount);
        }
             
    }
}

 

运行测试类Client，服务端和客户端的运行结果如下：没有任何异常产生。

 

 

 

 

 

 下面我们再修改下服务端代码，处理每个客户端连接需要花费2s，我们用线程睡眠来模拟。

import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
 
public class Server {
 
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        
        // port:8888,backlog:5
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888, 5);
        
        int acceptCount = 0;
        
        while(true)
        {
            Socket client = server.accept();
             
            acceptCount++;
             
            System.out.println("new connection has connected, num=" + acceptCount);
            
            Thread.sleep(2 * 1000);
        }
             
    }
}

 

 

 

运行测试类Client，服务端和客户端运行结果如下：

 

 

 

总结一下：

服务端socket处理客户端socket连接是需要一定时间的。ServerSocket有一个队列，存放还没有来得及处理的客户端Socket，这个队列的容量就是backlog的含义。如果队列已经被客户端socket占满了，如果还有新的连接过来，那么ServerSocket会拒绝新的连接。也就是说backlog提供了容量限制功能，避免太多的客户端socket占用太多服务器资源。

客户端每次创建一个Socket对象，服务端的队列长度就会增加1个。

new Socket("127.0.0.1", 8888);

服务端每次accept()，就会从队列中取出一个元素。

Socket client = server.accept();

 

还可以结合这篇文章一起看（浅谈tcp socket的backlog参数）：https://zhuanlan.zhihu.com/p/57869001，为防止连接失效，将文章内容贴出：

最近看 netty 源码碰到 ChannelOption.SO_BACKLOG 参数，通过跟踪代码发现其实是用于设置底层 tcp socket 的 backlog 参数，由于不了解这个参数，有必要彻底的理解一下。

底层

backlog 参数主要用于底层方法 int listen(int sockfd, int backlog)， 在解释 backlog 参数之前，我们先了解下 tcp 在内核的请求过程，其实就是 tcp 的三次握手：

 

 

 

 

1. client 发送 SYN 到 server，将状态修改为 SYN_SEND，如果 server 收到请求，则将状态修改为 SYN_RCVD，并把该请求放到 syns queue 队列中。
2. server 回复 SYN+ACK 给 client，如果 client 收到请求，则将状态修改为 ESTABLISHED，并发送 ACK 给 server。
3. server 收到 ACK，将状态修改为 ESTABLISHED，并把该请求从 syns queue 中放到 accept queue。

在linux系统内核中维护了两个队列：syns queue 和 accept queue

syns queue
用于保存半连接状态的请求，其大小通过 /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 指定，一般默认值是 512，不过这个设置有效的前提是系统的syncookies功能被禁用。互联网常见的 TCP SYN FLOOD 恶意 DOS 攻击方式就是建立大量的半连接状态的请求，然后丢弃，导致 syns queue 不能保存其它正常的请求。

 

accept queue

用于保存全连接状态的请求，其大小通过 /proc/sys/net/core/somaxconn 指定，在使用 listen函数时，内核会根据传入的 backlog 参数与系统参数 somaxconn，取二者的较小值。

如果 accpet queue 队列满了，server 将发送一个 ECONNREFUSED 错误信息 Connection refused 到 client。

应用层

在netty实现中，backlog 默认通过 NetUtil.SOMAXCONN 指定。

 

 

 

 

当然也可以通过 option 方法自定义 backlog 的大小。

 

 

backlog 设置注意点

前面已经提到过，内核会根据 somaxconn 和 backlog 的较小值设置 accept queue 的大小，如果想扩大 accept queue 的大小，必须要同时调整这两个参数。