Java實(shí)現(xiàn)web心跳的長(zhǎng)連接檢測(cè)機(jī)制

netty實(shí)現(xiàn)

參考:https://github.com/zhuchen-heavy/nebula-netty-learning/tree/master/netty-demo/src/main/java/com/nebula/netty/netty/heartbeat

一:實(shí)現(xiàn)原理

實(shí)現(xiàn)原理
??長(zhǎng)連接的維持是要客戶端程序定時(shí)向服務(wù)端程序發(fā)送一個(gè)維持連接包的。如果長(zhǎng)時(shí)間未發(fā)送維持連接包,服務(wù)端程序?qū)嚅_(kāi)連接牲尺。
客戶端
??Client通過(guò)持有Socket的對(duì)象甥啄,可以隨時(shí)(使用sendObject方法)發(fā)送Massage Object(消息)給服務(wù)端咒精。如果keepAliveDelay毫秒(程序中是2秒)內(nèi)未發(fā)送任何數(shù)據(jù)锌钮,則自動(dòng)發(fā)送一個(gè)KeepAlive Object(心跳)給服務(wù)端陨闹,用于維持連接樟凄。
??由于我們向服務(wù)端可以發(fā)送很多不同的消息對(duì)象聘芜,服務(wù)端也可以返回不同的對(duì)象。所以對(duì)于返回對(duì)象的處理缝龄,要編寫具體的ObjectAction實(shí)現(xiàn)類進(jìn)行處理汰现。通過(guò)Client.addActionMap方法進(jìn)行添加。這樣叔壤,程序會(huì)回調(diào)處理瞎饲。
服務(wù)端
??由于客戶端會(huì)定時(shí)(keepAliveDelay毫秒)發(fā)送維持連接的信息過(guò)來(lái),所以服務(wù)端要有一個(gè)檢測(cè)機(jī)制炼绘。即當(dāng)服務(wù)端receiveTimeDelay毫秒(程序中是3秒)內(nèi)未接收任何數(shù)據(jù)嗅战,則自動(dòng)斷開(kāi)與客戶端的連接(直接調(diào)用socket的close方法,關(guān)閉掉socket即可)俺亮。ActionMapping的原理與客戶端相似(相同)驮捍。通過(guò)添加相應(yīng)的ObjectAction實(shí)現(xiàn)類,可以實(shí)現(xiàn)不同對(duì)象的響應(yīng)脚曾、應(yīng)答過(guò)程东且。

二:實(shí)現(xiàn)代碼示例

1:定義傳輸對(duì)象

public class KeepAlive implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 5731607955571883638L;
    
    @Override
    public String toString() {
        return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()) + "維持連接包";
    }

}

2:定義server端

/**
 * <p>
 *  服務(wù)端接口請(qǐng)求叛甫,并響應(yīng)争便。
 *  心跳方式:超過(guò)3s未收到client響應(yīng),則認(rèn)為client端已經(jīng)斷開(kāi)审姓,則此時(shí)斷開(kāi)server端囤踩。
 * </p>
 */
public class Server {

    public static void main(String[] args) {
        int port = 65432;
        Server server = new Server(port);
        server.start();
    }

    public interface ObjectAction {

        Object action(Object rev, Server server);

    }

    public static final class DefaultObjectAction implements ObjectAction {

        @Override
        public Object action(Object rev, Server server) {
            System.out.println("處理并返回:" + rev);
            return rev;
        }

    }

    private int port;

    private volatile boolean running = false;

    private long receiveTimeDelay = 3000;

    /**
     * 存儲(chǔ)接收到對(duì)象和對(duì)象類型的映射旨椒。
     * 對(duì)象類型 <==> 對(duì)象。
     * 因此client和server可以發(fā)送不同類型的對(duì)象消息
     */
    private ConcurrentHashMap<Class, ObjectAction> actionMapping = new ConcurrentHashMap<Class, ObjectAction>();

    /**
     * 監(jiān)聽(tīng)線程堵漱,用于接口client端的心跳連接
     */
    private Thread connWatchDog;

    public Server(int port) {
        this.port = port;
    }

    public void start() {
        if (running) {
            return;
        }
        running = true;
        connWatchDog = new Thread(new ConnWatchDog());
        connWatchDog.start();
    }

    @SuppressWarnings("deprecation")
    public void stop() {
        if (running) {
            running = false;
        }
        if (connWatchDog != null) {
            connWatchDog.stop();
        }
    }

    public void addActionMap(Class<Object> cls, ObjectAction action) {
        actionMapping.put(cls, action);
    }

    class ConnWatchDog implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            try {
                ServerSocket ss = new ServerSocket(port, 5);
                while (running) {
                    // 阻塞等待client端發(fā)生的socket综慎,消息均會(huì)封裝為socket
                    Socket s = ss.accept();
                    new Thread(new SocketAction(s)).start();
                }
            } catch (IOException e) {
                Server.this.stop();
            }
        }

    }

    class SocketAction implements Runnable {

        Socket s;

        boolean run = true;

        long lastReceiveTime = System.currentTimeMillis();

        public SocketAction(Socket s) {
            this.s = s;
        }

        @Override
        public void run() {
            while (running && run) {
                // 若超過(guò)3s未收到客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù),則認(rèn)為客戶端已經(jīng)斷開(kāi)勤庐,那么斷開(kāi)服務(wù)端示惊。
                if (System.currentTimeMillis() - lastReceiveTime > receiveTimeDelay) {
                    overThis();
                } else {
                    try {
                        InputStream in = s.getInputStream();
                        if (in.available() > 0) {
                            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(in);
                            Object obj = ois.readObject();
                            lastReceiveTime = System.currentTimeMillis();
                            System.out.println("接收:" + obj);
                            ObjectAction oa = actionMapping.get(obj.getClass());
                            oa = oa == null ? new DefaultObjectAction() : oa;
                            Object out = oa.action(obj, Server.this);
                            if (out != null) {
                                ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(s.getOutputStream());
                                oos.writeObject(out);
                                oos.flush();
                            }
                        } else {
                            Thread.sleep(10);
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                        overThis();
                    }
                }
            }
        }

        private void overThis() {
            if (run) {
                run = false;
            }
            if (s != null) {
                try {
                    s.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("關(guān)閉:" + s.getRemoteSocketAddress());
        }
    }

}

3:定義client端

/**
 * <p>
 *  客戶端接口請(qǐng)求,并接口愉镰。
 *  心跳方式:2s/次
 * </p>
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
        String serverIp = "127.0.0.1";
        int port = 65432;
        Client client = new Client(serverIp, port);
        client.start();
    }

    public interface ObjectAction {

        void action(Object obj, Client client);

    }

    public static final class DefaultObjectAction implements ObjectAction {

        @Override
        public void action(Object obj, Client client) {
            System.out.println("處理:" + obj.toString());
        }

    }

    private String serverIp;

    private int port;

    private Socket socket;

    /**
     * 連接狀態(tài)
     */
    private boolean running = false;

    /**
     * 最后一次發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間
     */
    private long lastSendTime;

    /**
     * 用于保存接收消息對(duì)象類型及該類型消息處理的對(duì)象
     */
    private ConcurrentHashMap<Class, ObjectAction> actionMapping = new ConcurrentHashMap<Class, ObjectAction>();

    public Client(String serverIp, int port) {
        this.serverIp = serverIp;
        this.port = port;
    }

    public void start() throws IOException {
        if (running) {
            return;
        }
        socket = new Socket(serverIp, port);
        System.out.println("本地端口:" + socket.getLocalPort());
        lastSendTime = System.currentTimeMillis();
        running = true;
        /**
         * 保持長(zhǎng)連接的線程米罚,每隔2秒項(xiàng)服務(wù)器發(fā)一個(gè)一個(gè)保持連接的心跳消息
         */
        new Thread(new KeepAliveWatchDog()).start();
        /**
         * 接受服務(wù)端消息的線程,處理消息
         */
        new Thread(new ReceiveWatchDog()).start();
    }

    public void stop() {
        if (running) {
            running = false;
        }
    }

    /**
     * 添加接收對(duì)象的處理對(duì)象丈探。
     *
     * @param cls    待處理的對(duì)象录择,其所屬的類。
     * @param action 處理過(guò)程對(duì)象碗降。
     */
    public void addActionMap(Class<Object> cls, ObjectAction action) {
        actionMapping.put(cls, action);
    }

    public void sendObject(Object obj) throws IOException {
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
        oos.writeObject(obj);
        System.out.println("發(fā)送:\t" + obj);
        oos.flush();
    }

    class KeepAliveWatchDog implements Runnable {

        long checkDelay = 10;

        long keepAliveDelay = 2000;

        @Override
        public void run() {
            while (running) {
                if (System.currentTimeMillis() - lastSendTime > keepAliveDelay) {
                    try {
                        Client.this.sendObject(new KeepAlive());
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                        Client.this.stop();
                    }
                    lastSendTime = System.currentTimeMillis();
                } else {
                    try {
                        Thread.sleep(checkDelay);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                        Client.this.stop();
                    }
                }
            }
        }
    }

    class ReceiveWatchDog implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            while (running) {
                try {
                    InputStream in = socket.getInputStream();
                    if (in.available() > 0) {
                        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(in);
                        Object obj = ois.readObject();
                        System.out.println("接收:" + obj);
                        ObjectAction oa = actionMapping.get(obj.getClass());
                        oa = oa == null ? new DefaultObjectAction() : oa;
                        oa.action(obj, Client.this);
                    } else {
                        Thread.sleep(10);
                    }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                    Client.this.stop();
                }
            }
        }
    }

}
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