Java面试之TCP三次握手与四次挥手

Java中TCP三次握手由内核完成，new Socket()失败时抛ConnectException或SocketTimeoutException；四次挥手由close()触发FIN，主动方进入TIME_WAIT致端口复用失败，需系统参数优化。

Java面试里问TCP三次握手和四次挥手，不是考你背流程，而是看你会不会把网络底层和Java应用行为联系起来——比如Socket连接建立失败时抛什么异常、close()调用后连接状态怎么变、为什么TIME_WAIT会导致端口无法重用。

三次握手在Java里怎么体现？

Java本身不直接发SYN包，但所有基于Socket的连接（如new Socket(host, port)）都依赖内核完成三次握手。这个过程对Java代码是透明的，但失败时会暴露细节：

• ConnectException: Connection refused：服务端没监听，或防火墙拦截，对应第二次握手（SYN-ACK）没回来
• SocketTimeoutException：客户端设置socket.connect(addr, timeout)后超时，通常是第一次SYN发出后没收到任何响应（网络不通或服务端丢包）
• 握手成功后，socket.isConnected()返回true，但socket.isClosed()仍为false——这两个状态互不干扰，别混淆

四次挥手谁先触发？Java代码怎么影响它？

谁先调用close()谁就是主动方，触发FIN。Java里常见两种场景：

• 客户端主动断开：socket.close() → 内核发FIN，进入FIN_WAIT_1状态
• 服务端主动断开（如Tomcat处理完HTTP请求后关闭连接）：调用Socket.close()或ServerSocket.close()都会触发对应连接的挥手
• 注意：socket.shutdownOutput()只发FIN，不关闭Socket对象，还能读数据；而close()既发FIN又释放资源

TIME_WAIT为什么让Java程序“端口被占用”？

主动关闭方最后进入TIME_WAIT（持续2MSL，通常60秒），期间该四元组（源IP+端口+目标IP+端口）不能复用。Java里最典型的表现：

• 频繁创建短连接的客户端（如每秒new一个Socket），很快耗尽本地端口，抛BindException: Address already in use
• 服务端用固定端口（如8080）重启时，如果上次有连接处于TIME_WAIT，新进程可能bind失败
• 解决方向不是Java层改代码，而是系统级调整：net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1（允许复用TIME_WAIT socket，需时间戳支持）或缩短net.ipv4.tcp_fin_timeout

面试真题常挖的坑点

别只答“三次握手建立连接，四次挥手断开连接”。面试官盯着的是边界情况：

• 为什么不是三次挥手？因为TCP全双工，双方要各自确认“我发完了”和“我收到了你发完的信号”
• close()调用后，Java线程立刻返回，但内核可能还在发FIN或等ACK——所以socket.isClosed()为true不代表网络上挥手已完成
• 如果服务端在ESTABLISHED状态直接kill -9进程，客户端read()会立即返回-1（对端关闭），但write()可能等到下一次发包才报IOException: Broken pipe

真正卡住人的从来不是

流程图，而是看到Connection reset异常时，能不能快速判断是对方RST了还是自己FIN后还写了数据；或者线上服务重启失败，能不能想到去ss -tan state time-wait | wc -l看看是不是TIME_WAIT堆满了。