Socket超时发生时底层TCP连接会发生什么？HTTP1与HTTP2表现有何差异？

前置场景 #

假设我们有一个类似Spring RestTemplate 的Java Web客户端，可以对其配置读取超时：

RestTemplateBuilder()
        .setReadTimeout(Duration.ofMillis(1000))
        .build()

发起HTTP调用后如果服务器响应过慢，会抛出异常：java.net.SocketTimeoutException

1. 超时发生时底层TCP连接的变化 #

Linux下poll系统调用触发超时的时候，内核不会主动关闭TCP连接，只会返回超时的事件通知，将控制权交回用户态进程，后续的连接处理逻辑完全由上层应用实现决定：

• 如果你使用的是默认JDK HttpURLConnection 作为RestTemplate的底层客户端：触发SocketTimeoutException后，JDK会主动调用close()关闭套接字，后续服务端发送的响应数据包到达时，内核会直接回复RST报文丢弃，不会向上层转发。
• 如果你使用的是Apache HttpClient、OkHttp这类支持连接池的客户端实现：读取超时发生后，客户端会判定该连接存在未确定的残留数据，为了避免后续复用连接时出现请求/响应串位的问题，会将该连接从连接池中移除并主动关闭，不会再复用该连接。

如果上层应用没有主动关闭连接，后续服务端的响应数据会正常存入内核的套接字接收缓冲区，直到缓冲区满后服务端停止发送，但是上层应用已经不会再读取该缓冲区的数据，会造成资源泄漏。

2. HTTP2与HTTP1的超时行为差异 #

HTTP1.x的请求-响应模型是单流串行，同一个TCP连接同一时间只能处理一个请求，因此超时行为是连接粒度的：

• 单个请求读取超时会直接销毁整个TCP连接，不会再复用。

HTTP2引入了多路复用机制，单个TCP连接上可以并行跑多个独立的Stream（每个Stream对应一个请求-响应对），因此超时行为是流粒度的：

• 单个请求读取超时只会向服务端发送RST_STREAM帧关闭对应Stream，不会影响同连接上其他正在处理的请求，整个TCP连接还可以继续复用。
• 只有连接级别的空闲超时、握手失败、协议错误等全局异常场景下，才会关闭整个TCP连接。
• 超时Stream后续到达的响应帧会被客户端直接丢弃，不会影响其他Stream的正常数据处理。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Maciej Mościcki