iOS 即时通讯（二）：心跳保活

很多人认为，TCP协议有KeepAlive机制，为何基于它的通讯链接仍然需要在应用层实现额外的心跳保活呢？本文将从移动端IM的角度告诉你，即使使用的是TCP协议，应用层的心跳保活仍旧必不可少。

在使用TCP长连接的IM服务设计中，往往都会涉及到心跳。心跳一般是指客户端每隔一定时间向服务端发送自定义指令，以判断双方是否存活，因其按照一定间隔发送，类似于心跳，故称为心跳指令。

TCP是一个基于连接的协议，其连接状态是由一个状态机进行维护，连接完毕（三次握手）后，双方都会处于established状态，这之后的状态并不会主动进行变化。也就是说，即使上层不进行任何调用，一直使TCP连接空闲，那么它仍然是保持连接的状态。这个时候就需要一种机制来检测TCP连接的状态，KeepAlive就是背负这个使命出现的。

那么问题来了，KeepAlive是用来检测TCP连接状态的，那为什么还需要心跳呢？这里就需要考虑一种情况了，假如某台服务器因为某些原因导致负载超高，CPU100%，无法响应任何业务需求，但是使用TCP探针仍旧能够确定连接状态，这就是典型的连接活着但业务提供方已死的状态，对客户端而言，这时最好的选择就是断线后重新连接其他服务器，而不是一直认为当前服务器是可用状态，一直向当前服务器发送些必然后失败的请求。

从上面我们可以知道，KeepAlive并不适合检测双方存活的场景，这种场景还得依赖于应用层的心跳。应用层的心跳有着更大的灵活性，可以控制检测时机、间隔和处理流程，甚至可以在心跳包上附带额外信息。从这个角度而言，应用层的心跳的确是最佳实践。

TCP KeepAlive用于检测连接的死活，而心跳机制则附带一个额外的功能：检测通讯双方的存活状态。

从上面我们可以得出结论，目前而言，应用层心跳的确是检测连接有效性，双方是否存活的最佳实践，那么剩下的问题就是怎么实现。

最简单粗暴的方法是定时心跳，如每隔30秒心跳一次，15秒内没有收到心跳包则认为当前连接已失效，断开连接并进行重连。这种做法最直接，实现也简单。唯一的问题就是耗电和耗流量。以一个协议包 5 个字节计算，一天收发 2880 个心跳包，一个月就是 5 x 2 x 2880 x 30 = 08 M 的流量，如果手机上多装几个 IM 软件，每个月光心跳就好几兆流量没了，更不用说频繁的心跳带来的电量损耗。

既然频繁心跳会带来耗电和耗流量的弊端，改进的方向自然就是减少心跳频率，但也不能过于影响连接检测的实时性。基于这个需求，一般可以将心跳间隔根据程序状态进行调整，当程序在后台时（这里主要指安卓），尽量拉长心跳间隔，5分钟、甚至10分钟都可以。

而当App在前台时则按照原来规则 *** 作。连接可靠性的判断也可以放宽，避免一次心跳超时就认为连接无效的情况，使用错误积累，只在心跳超时n次后才判定当前连接不可用。

这个你要和服务器端协商接口 然后在ios这边用线程或者nstimer来调用发送心跳的接口
/向服务器发送心跳包 sendHeartbeatPackage(mRestMsg); count += 1; } Threadsleep(1000 3); } catch (InterruptedException e)

tcp的断线检测，分为两种：

① 利用tcp自带的keep –alive机制

② 自己组建心跳包的方式向对端发送

通过Keep-alive机制对tcp的连接保持，也就是Tcp的心跳包，见MSDN：

If keep-alive is enabled for a TCP socket with SO_KEEPALIVE, then the default TCP settings are used for the keep-alive timeout and interval unless these values have been changed by calling the WSAIoctl function with the SIO_KEEPALIVE_VALS option The default settings when a TCP socket is initialized sets the keep-alive timeout to 2 hours and the keep-alive interval to 1 second

也就是说协议栈会在2小时后发送向对端发送请求包。默认情况下，此Keep-alive机制是关闭的。

Keep-alive默认下是关闭的，也就是本端与对端是除非程序主动send，是不会发送数据包（心跳包），既是，处理本端与对端的系统里的socket状态是不会变化，这里，如果对端当机（或者网线断掉），本端是无法知道对端socket已经关闭，所以本端的socket会一直的存在。

通过实验发现，客户端网线拔掉之后,此时服务端的连接依然存在。

所以，tcp只是数据的发送与接收，包括握手，断开以及rst，time_wait，close_wait 等等。

心跳包之所以叫心跳包是因为：它像心跳一样每隔固定时间发一次，以此来告诉服务器，这个客户端还活着。事实上这是为了保持长连接，至于这个包的内容，是没有什么特别规定的，不过一般都是很小的包，或者只包含包头的一个空包。

在TCP的机制里面，本身是存在有心跳包的机制的，也就是TCP的选项：SO_KEEPALIVE。系统默认是设置的2小时的心跳频率。但是它检查不到机器断电、网线拔出、防火墙这些断线。而且逻辑层处理断线可能也不是那么好处理。一般，如果只是用于保活还是可以的。

心跳包一般来说都是在逻辑层发送空的echo包来实现的。下一个定时器，在一定时间间隔下发送一个空包给客户端，然后客户端反馈一个同样的空包回来，服务器如果在一定时间内收不到客户端发送过来的反馈包，那就只有认定说掉线了。 其实，要判定掉线，只需要send或者recv一下，如果结果为零，则为掉线。

但是，在长连接下，有可能很长一段时间都没有数据往来。理论上说，这个连接是一直保持连接的，但是实际情况中，如果中间节点出现什么故障是难以知道的。更要命的是，有的节点（防火墙）会自动把一定时间之内没有数据交互的连接给断掉
。在这个时候，就需要我们的心跳包了，用于维持长连接，保活。

在获知了断线之后，服务器逻辑可能需要做一些事情，比如断线后的数据清理呀，重新连接呀……当然，这个自然是要由逻辑层根据需求去做了。

总的来说，心跳包主要也就是用于长连接的保活和断线处理。一般的应用下，判定时间在30-40秒比较不错。如果实在要求高，那就在6-9秒。

1、 客户端每隔一个时间间隔发生一个探测包给服务器
2、 客户端发包时启动一个超时定时器
3、 服务器端接收到检测包，应该回应一个包
4、 如果客户机收到服务器的应答包，则说明服务器正常，删除超时定时器
5、 如果客户端的超时定时器超时，依然没有收到应答包，则说明服务器挂了

在客户端添加一个线程，用来发送在线的心跳包（此包生成的为时间戳，加密），服务器收到后，自动更新当前在线用户的在线时间
服务器添加一个线种，定时循环检测用户的时间戳，如果大于或小于设定时间（一般在30秒至1分钟）即判断为掉线并做掉线处理；
客户端防故意断网，如果发送信息失败，即断网

建议客户端发送心跳包较为合适，原因：
1、若用户较多，服务端发送心跳包易使服务器超负荷。
2、客户端发送请求数据时可视为一次心跳包发送，节约处理速度。
3、客户端发送失败可立刻选择自动退出，服务端发送需要给客户端设置一个较长的等待时间，响应异常情况速度变慢。
当然客户端发送容易被篡改数据等，此处需要根据实际情况考虑。

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