Java多并发TCP连接出现Connection Refused问题的原因咨询

我最近在Java里尝试实现多并发TCP连接，设置250个并发连接时，部分请求居然收到了Connection Refused的错误，这让我很惊讶——毕竟才250个连接，而大型Web应用明明能处理多得多的并发量。我甚至在Spring Boot Web应用里做了类似测试，结果也遇到了同样的连接拒绝问题。有没有大佬能帮忙分析下原因？（测试环境：Windows 11 PC）

测试代码 #

TcpServer.java

public class TcpServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8090), 500);
        while (true) {
            var socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            System.out.println("client connected: " + socketChannel.getRemoteAddress());
            socketChannel.close();
        }
    }
}

TcpStressTest.java

public class TcpStressTest {
    static AtomicInteger successCount = new AtomicInteger(0);
    static AtomicInteger failureCount = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // create 10k threads to connect to server
        int N = 250;
        ExecutorService executorService = java.util.concurrent.Executors.newFixedThreadPool(50);
        List<Future<Object>> futures = new java.util.ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            Future<?> submit = executorService.submit(() -> {
                TcpClient client = new TcpClient();
                int start = client.start();
                if (start == 1) {
                    successCount.incrementAndGet();
                } else {
                    failureCount.incrementAndGet();
                }
            });
            futures.add((Future<Object>) submit);
        }
        for (Future<Object> future : futures) {
            try {
                future.get();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("All clients finished");
        System.out.println("Success count: " + successCount.get());
        System.out.println("Failure count: " + failureCount.get());
    }
}

TcpClient.java

public class TcpClient {
    private static final String SERVER_HOST = "localhost";
    private static final int SERVER_PORT = 8090;

    public int start() {
        try {
            SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
            socketChannel.connect(new java.net.InetSocketAddress(SERVER_HOST, SERVER_PORT));
            socketChannel.close();
            return 1;
        } catch (java.io.IOException e) {
            System.out.println("[Thread: " + Thread.currentThread().getName() + " Connection failed: " + e.getMessage());
            return 0;
        }
    }
}

可能的原因分析及解决思路 #

看起来你遇到的这个问题在Windows环境下挺常见的，我整理了几个核心原因和对应的解决方向：

1. Windows TCP临时端口耗尽（最可能的原因）

每个客户端发起TCP连接时，都会占用一个本地临时端口（Windows默认范围是49152-65535，总共约1.6万个，但实际可用的会因为系统保留而更少）。当你测试里的客户端连接建立后立刻关闭，这些端口会进入TIME_WAIT状态——Windows默认这个状态会持续120秒，期间端口无法被复用。短时间内大量创建并销毁连接，会快速耗尽可用的临时端口，导致后续连接请求因为找不到可用端口而被拒绝。

解决建议：

• 修改Windows注册表调整TCP参数（需要管理员权限，修改后重启生效）：
  • 扩大临时端口范围：找到HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters，添加/修改MaxUserPort为65535
  • 缩短TIME_WAIT时长：添加/修改TcpTimedWaitDelay为30（单位：秒）
  • 开启端口复用：添加AllowUserPortRange并设为1

2. 服务端单线程处理瓶颈

你的TcpServer是单线程运行的：在while(true)循环里每次只能accept()一个连接，处理完（这里是直接关闭）才能处理下一个。虽然你设置了backlog为500，但单线程的处理速度远远跟不上250个并发连接的请求速度，导致TCP的全连接队列被快速占满，操作系统会直接拒绝后续的连接请求。

解决建议：

• 把服务端改成多线程模式，用线程池来处理每个接入的连接，提高处理效率：

  public static void main(String[] args) throws Exception {
      ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
      serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8090), 500);
      // 创建线程池处理连接
      ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(100);
      while (true) {
          var socketChannel = serverSocketChannel.accept();
          threadPool.submit(() -> {
              try {
                  System.out.println("client connected: " + socketChannel.getRemoteAddress());
              } finally {
                  try {
                      socketChannel.close();
                  } catch (IOException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
              }
          });
      }
  }
  

3. Windows对backlog参数的实际限制

你设置了backlog为500，但Windows系统对这个参数有实际的上限（比如部分版本默认上限是200，不会完全遵循你设置的值）。当实际等待队列达到系统上限后，新的连接请求就会被操作系统拒绝。

解决建议：

• 可以尝试调大backlog值，但更有效的还是优化服务端的处理能力，避免队列被占满。

4. 客户端线程池的并发压力

你用了newFixedThreadPool(50)，但提交了250个任务，这意味着会有200个任务在队列中等待。不过真正的问题还是短时间内大量连接创建导致的端口耗尽，调整线程池大小只能缓解，不能根本解决。

解决建议：

• 测试时不要频繁创建销毁连接，尝试复用连接；或者延长每个连接的持有时间，避免短时间内耗尽端口资源。

内容来源于stack exchange