网络编程-关闭连接（2）-Java的NIO在关闭socket时，究竟用了哪个系统调用函数？

背景

在上一讲网络编程-关闭连接-C/C++相关系统调用中，提到过，目前项目使用Netty框架来实现的网络编程，查看netty源码可以得知，netty最终是调用了java Nio的close接口做的关闭操作，那么想研究清楚这个close操作究竟做了什么，可以从两个方向入手，这两个方向也是从下至上的。

1. 搞清楚如果使用C/C++编程，应该调用哪个系统调用函数？函数内部做了什么，涉及到什么TCP/IP的协议参数，这些已经在上一讲中研究明白了。
2. 搞清楚java nio在调用close方法时，究竟使用了哪个系统调用？

这一讲，主要研究解决第二个问题，搞清楚java nio在调用close方法时，究竟使用了哪个系统调用？

实验

在实验中，我们会使用linux下的strace工具，来跟踪系统调用。

使用我们的测试代码，用netty框架搭建了一个客户端，其中通过web接口传入ip端口进行连接，连接成功以后，在channelActive回调方法中先调用一个写文件方法，然后关闭channel。

测试代码上传到github上：

部分关键代码如图：

@Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        //写入本地文件测试字符，然后关闭channel
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("/root/test.txt");
        fileWriter.write("test test hold on");
        fileWriter.flush();
        fileWriter.close();

        //调用同步方法关闭
        ChannelFuture sync = ctx.channel().close().sync();
        if(sync.isSuccess()){
            System.out.println("关闭成功！");
        }else{
            System.out.println("关闭失败！");
        }
}

在linux虚拟机上，使用下面指令运行该程序

[root@localhost Downloads]# java -jar pro-test-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar 

然后使用ps -ef | grep "java"得到该进程的pid。

[root@localhost Downloads]# ps -ef | grep "java"
root       3029   2940 31 13:48 pts/0    00:00:13 java -jar pro-test-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar
root       3136   3101  0 13:49 pts/2    00:00:00 grep --color=auto java

使用strace跟踪系统调用，命令如下：

strace -tt -T -f -v -e trace=all -p 3029 -o ouput.log

java程序运行起来如下，我们使用postman传递了ip和端口，看到日志输出为连接成功，并且输出关闭成功！

[root@localhost Downloads]# java -jar pro-test-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar 

  .   ____          _            __ _ _
 /\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _    
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ / _` |    
 \/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::        (v2.1.4.RELEASE)

2020-07-14 13:48:52.225  INFO 3029 --- [           main] c.n.icomp.protestdemo.jfdj.NettyClient   : Starting NettyClient v0.0.1-SNAPSHOT on localhost.localdomain with PID 3029 (/root/Downloads/pro-test-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar started by root in /root/Downloads)
2020-07-14 13:48:52.229  INFO 3029 --- [           main] c.n.icomp.protestdemo.jfdj.NettyClient   : No active profile set, falling back to default profiles: default
2020-07-14 13:48:53.608  INFO 3029 --- [           main] .s.d.r.c.RepositoryConfigurationDelegate : Multiple Spring Data modules found, entering strict repository configuration mode!
2020-07-14 13:48:53.618  INFO 3029 --- [           main] .s.d.r.c.RepositoryConfigurationDelegate : Bootstrapping Spring Data repositories in DEFAULT mode.
2020-07-14 13:48:53.694  INFO 3029 --- [           main] .s.d.r.c.RepositoryConfigurationDelegate : Finished Spring Data repository scanning in 55ms. Found 0 repository interfaces.
2020-07-14 13:48:54.374  INFO 3029 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat initialized with port(s): 9876 (http)
2020-07-14 13:48:54.410  INFO 3029 --- [           main] o.apache.catalina.core.StandardService   : Starting service [Tomcat]
2020-07-14 13:48:54.410  INFO 3029 --- [           main] org.apache.catalina.core.StandardEngine  : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/9.0.17]
2020-07-14 13:48:54.504  INFO 3029 --- [           main] o.a.c.c.C.[.[localhost].[/protest]       : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2020-07-14 13:48:54.504  INFO 3029 --- [           main] o.s.web.context.ContextLoader            : Root WebApplicationContext: initialization completed in 2187 ms
2020-07-14 13:48:55.144  INFO 3029 --- [           main] o.s.s.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor  : Initializing ExecutorService 'applicationTaskExecutor'
2020-07-14 13:48:55.434  INFO 3029 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port(s): 9876 (http) with context path '/protest'
2020-07-14 13:48:55.436  INFO 3029 --- [           main] c.n.icomp.protestdemo.jfdj.NettyClient   : Started NettyClient in 3.968 seconds (JVM running for 4.79)
2020-07-14 13:50:10.685  INFO 3029 --- [nio-9876-exec-1] o.a.c.c.C.[.[localhost].[/protest]       : Initializing Spring DispatcherServlet 'dispatcherServlet'
2020-07-14 13:50:10.685  INFO 3029 --- [nio-9876-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet        : Initializing Servlet 'dispatcherServlet'
2020-07-14 13:50:10.691  INFO 3029 --- [nio-9876-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet        : Completed initialization in 6 ms
接收到参数：{"ip":"10.43.11.240","port":"20108"}
连接成功！
关闭成功！

最后打开output.log查看系统调用
为了便于我搜索，我提前在代码中加入了关键的一行

fileWriter.write("test test hold on");

所以搜索的时候，可以先搜索test test hold on，找到对应写入的系统调用，附近应该就是close相关的系统调用了。

3494  13:53:04.722628 write(103, "test test hold on", 17) = 17 <0.000060>
3494  13:53:04.722755 close(103)        = 0 <0.000251>
3494  13:53:04.723141 getsockopt(102, SOL_SOCKET, SO_LINGER, {l_onoff=0, l_linger=0}, [8]) = 0 <0.000080>

3499  13:53:17.206962 close(102)        = 0 <0.000012>

可以发现，fd为102的socket就是我们需要检测的socket，在调用close真正关闭之前，还进行了获取SO_LINGER的系统调用getsockopt，并且l_onoff=0, l_linger=0，会关闭读写两方向连接，并且在后台继续发送发送缓冲区中的内容，后面调用close返回0，代表成功。

总结

JAVA nio的close操作，使用的是close系统调用。关于close系统调用，可以参考上一讲中的内容。网络编程-关闭连接-C/C++相关系统调用