Sockets：Close 与 Shutdown 的区别

1. 概述

Socket 是用于进程间通信的端点（endpoint），在现代系统中被广泛使用。常见的操作包括创建、绑定、发送、接收、关闭等。其中，shutdown 和 close 是两个用于终止通信的操作，但它们的行为和用途有明显区别。

本文将从原理和使用方式两个层面，详细讲解 shutdown 和 close 的区别，帮助你在实际开发中避免踩坑。

2. Socket 简要回顾

Socket 是进程间通信的核心机制，尤其在 TCP/IP 协议栈中扮演重要角色。我们常说的网络通信，其实大多数时候都是基于 socket 实现的。

根据通信方式的不同，socket 通常分为以下三类：

✅ Datagram Socket（数据报套接字）：使用 UDP 协议进行通信，无连接，不保证消息顺序和可靠性。
✅ Stream Socket（流式套接字）：使用 TCP 协议，面向连接，提供有序、可靠的数据传输。
✅ Raw Socket（原始套接字）：直接操作 IP 数据包，常用于网络监控或自定义协议开发。

Socket 位于 TCP/IP 协议的应用层，在 OSI 模型中则属于会话层（第 5 层）。

3. Socket 的运行机制

创建一个 socket，本质上是在操作系统中申请一个文件描述符（file descriptor），这个描述符用于读写数据，实现进程间的双向通信。

✅ 读操作：接收来自对端的数据包。
✅ 写操作：向对端发送数据包。

下图展示了 socket 通信的基本流程：

SocketStd500

当通信完成时，我们通常需要调用 shutdown 或 close 来结束通信。但这两个操作的行为截然不同，下面将详细介绍。

4. shutdown 方法详解

shutdown 并不会销毁 socket，而是有选择性地禁用其通信功能。根据传入的参数不同，可以实现以下三种行为：

✅ SHUT_RD（禁用读操作）

阻止 socket 接收新数据。
已缓存的数据仍可被读取。
后续读取操作将返回 0（即 EOF）。
不影响写操作。

✅ SHUT_WR（禁用写操作）

阻止 socket 发送新数据。
已排队的数据仍会被发送完成。
向连接的对端发送 FIN 标志（TCP 中）。
不影响读操作。

✅ SHUT_RDWR（同时禁用读写）

等价于同时调用 SHUT_RD 和 SHUT_WR。
通信完全阻断。
但 socket 本身仍然存在，并未被销毁。

下图总结了不同模式下 socket 的行为变化：

SocketShutdown500

5. close 方法详解

close 是一个更彻底的操作：

✅ 销毁 socket 的文件描述符
✅ 断开所有连接（如 TCP 连接）
✅ 释放系统资源

调用 close 后，任何对该 socket 的读写操作都会触发异常。

下图展示了 close 操作后的状态变化：

SocketClose500

⚠️ 注意：即使调用了 close，TCP 协议栈仍可能在后台维持一段时间的连接状态（如 FIN-WAIT、TIME-WAIT），直到资源真正释放。

6. shutdown 与 close 的区别总结

特性	shutdown	close
是否销毁 socket	❌ 否	✅ 是
是否释放文件描述符	❌ 否	✅ 是
是否保留连接状态	✅ 是	❌ 否
可控性	✅ 高（可选读/写/读写）	❌ 低（全关闭）
多次调用	✅ 可多次调用	❌ 通常只调用一次

7. 实际使用建议

✅ 在需要单向关闭通信（如发送完数据后关闭写操作）时，使用 shutdown(SHUT_WR)。
✅ 当通信完全结束，且不再需要 socket 时，使用 close()。
✅ 在多线程或多进程环境中，确保所有引用 socket 的线程都已完成操作后再调用 close，否则可能导致资源泄露或异常。

8. 示例代码（Java）

import java.io.*;
import java.net.*;

public class SocketExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
        Socket socket = new Socket();
        socket.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));

        // 模拟 shutdown 写操作
        socket.shutdownOutput(); // 等价于 shutdown(SHUT_WR)

        // 模拟 close 操作
        socket.close();
    }
}

9. 小结

shutdown 是“优雅关闭”的一种方式，允许你有选择地关闭读或写通道。
close 是“彻底销毁”，释放 socket 资源，不可再操作。
在实际开发中，应根据业务需求选择合适的操作，避免资源泄露或连接异常。

理解 shutdown 与 close 的区别，有助于编写更健壮、高效的网络通信程序。

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