netty 心跳包和斷線重連機制

為什么需要心跳包？劫谅？嚷掠？

心跳包主要是用來做TCP長連接保活的贯城。有時 socket 雖然是連接的但中間網(wǎng)絡(luò)可能有問題霹娄，這時你還在不停的往外發(fā)送數(shù)據(jù)鲫骗，但對方是收不到的踩晶，你不知道對方是不是還活著,不知道 socket 通道是不是還是聯(lián)通的。心跳包就是你發(fā)送一些試探包給對方坦胶，對方回應(yīng)晴楔，如果一定時間內(nèi)比如30秒內(nèi)沒有收到任何數(shù)據(jù)，說明對方或網(wǎng)絡(luò)可能有問題了纪岁。這時你主動斷開 socket 連接则果，避免浪費資源。

TCP 本來就有 keepAlive 機制為什么還需要應(yīng)用層自己實現(xiàn)心跳遗增？款青？？

TCP keepAlive 也是在一定時間內(nèi)（默認2小時）socket 上沒有接收到數(shù)據(jù)時主動斷開連接饰及，避免浪費資源康震，這時遠端很可能已經(jīng)down機了或中間網(wǎng)絡(luò)有問題。也是通過發(fā)送一系列試探包看有沒有回應(yīng)來實現(xiàn)的屏箍。

TCP keepAlive 依賴操作系統(tǒng)橘忱，默認是關(guān)閉的，需要修改操作系統(tǒng)配置打開鹦付。
所以在應(yīng)用層實現(xiàn)心跳包還是必須的敲长。

netty 中通過 IdleStateHandler 在空閑的時候發(fā)送心跳包

為什么在空閑的時候發(fā)送心跳包，而不是每隔固定時間發(fā)送???

這個是顯而易見的祈噪，正常通信時說明兩端連接是沒有問題的辑鲤，所以只在空閑的時候發(fā)送心跳包。如果每隔固定時間發(fā)送就會浪費資源占用正常通信的資源月褥。

假設(shè)現(xiàn)在要做一個手機端推送的項目宁赤，所有手機通過 TCP 長連接連接到后臺服務(wù)器。心跳機制是這樣的：

手機端在寫空閑的時候發(fā)送心跳包給服務(wù)端决左，用 IdleStateHandler 來做 socket 的空閑檢測。如果 5 秒內(nèi)沒有寫任何數(shù)據(jù)惑芭，則發(fā)送心跳包到服務(wù)端

ch.pipeline().addLast(new IdleStateHandler(0, 5, 0, TimeUnit.SECONDS));
ch.pipeline().addLast(new HeartbeatKeeper());

@ChannelHandler.Sharable
public class HeartbeatKeeper extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleState state = ((IdleStateEvent) evt).state();
            if (state == IdleState.WRITER_IDLE) {
                System.out.println("client send heart beat");
                ctx.channel().writeAndFlush("heart beat\n");
            }
        } else {
            super.userEventTriggered(ctx, evt);
        }
    }
}

服務(wù)端設(shè)置讀超時遂跟，如果 30 秒內(nèi)沒有收到一個客戶端的任何數(shù)據(jù)則關(guān)閉連接婴渡。

ch.pipeline().addLast(new IdleStateHandler(30, 0, 0, TimeUnit.SECONDS));
ch.pipeline().addLast(new IdleStateTrigger());

@ChannelHandler.Sharable
public class IdleStateTrigger extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleState state = ((IdleStateEvent) evt).state();
            if (state == IdleState.READER_IDLE) {
                ctx.channel().close();
            }
        } else {
            super.userEventTriggered(ctx, evt);
        }
    }
}

服務(wù)端接收到心跳包后要不要回復(fù)缩搅？？硼瓣？

看其他博客說不要回復(fù)，如果有 10萬空閑連接亿傅，光回復(fù)心跳包就要占用大量資源瘟栖。服務(wù)端讀超時后直接關(guān)閉連接，客戶端再進行重連酬滤。

斷線重連

斷線重連也很簡單就是在 channelInactive 的時候重新 connect 就行了。參考其他博客專門用一個 ChannelInboundHandler 來處理斷線重連氯檐。

@ChannelHandler.Sharable
public class ConnectionWatchDog extends ChannelInboundHandlerAdapter implements TimerTask {
    private final Bootstrap bootstrap;
    private final String host;
    private final int port;
    private volatile boolean reconnect;
    private int attempts;
    private Channel channel;
    private HashedWheelTimer timer = new HashedWheelTimer();
    private int reconnectDelay = 5;

    public ConnectionWatchDog(Bootstrap bootstrap, String host, int port, boolean reconnect) {
        this.bootstrap = bootstrap;
        this.host = host;
        this.port = port;
        this.reconnect = reconnect;
    }

    public Channel getChannel() {
        return this.channel;
    }

    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("channelActive");
        channel = ctx.channel();
        ctx.fireChannelActive();
    }

    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("channelInactive");
        ctx.fireChannelInactive();
        channel = null;

        if (reconnect) {
            attempts = 0;
            scheduleReconnect();
        }
    }

    private void connect() {
        bootstrap.connect(host, port).addListener((future) -> {
            if (future.isSuccess()) {
                System.out.println("connected to " + host + ":" + port);
                attempts = 0;
            } else {
                System.out.println("connect failed " + attempts + " , to reconnect after " + reconnectDelay + " 秒");
                // 這里現(xiàn)在每5秒重連一次直到連接上冠摄，可自己實現(xiàn)重連邏輯
                scheduleReconnect();
            }
        });
    }

    public void run(Timeout timeout) {
        synchronized (this.bootstrap) {
            ++attempts;
            connect();
        }
    }

    private void scheduleReconnect() {
        timer.newTimeout(this, reconnectDelay, TimeUnit.SECONDS);
    }

    public void setReconnect(boolean reconnect) {
        this.reconnect = reconnect;
    }
}

這個 watchDog Handler 應(yīng)當放在 ChannelPipeline 的最前面

public void connect(String host, int port) {
    Bootstrap bootstrap = new Bootstrap().group(new NioEventLoopGroup())
            .channel(NioSocketChannel.class)
            .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
            .option(ChannelOption.CONNECT_TIMEOUT_MILLIS, 5000);

    watchDog = new ConnectionWatchDog(bootstrap, host, port, true);
    bootstrap.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
        @Override
        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
            ch.pipeline().addLast(watchDog);
            ch.pipeline().addLast(new IdleStateHandler(0, 5, 0, TimeUnit.SECONDS));
            ch.pipeline().addLast(new HeartbeatKeeper());
            ch.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
            ch.pipeline().addLast(new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
            ch.pipeline().addLast(new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));

            ch.pipeline().addLast(new ClientDemoHandler());
        }
    });

    // 這里如果第一次連接不成功也可以嘗試多次連接
    bootstrap.connect(host, port);
}

客戶端給服務(wù)端發(fā)送心跳包河泳，服務(wù)端用給客戶端發(fā)心跳包嗎拆挥？韵洋？？

其實客戶端和服務(wù)端都是相對的搪缨，這個看應(yīng)用場景。如果客戶端想要及時處理斷網(wǎng)负甸，路由故障等情況就需要接受服務(wù)端發(fā)來的心跳來檢測痹届。像斷網(wǎng)，路由故障這種情況蚕捉，兩邊都不知道TCP連接的狀態(tài)柴淘，必須靠心跳。長連接服務(wù)端一般都要接收心跳包的为严，如果沒有心跳可能會有大量的無效連接，直接耗盡服務(wù)器資源第股，無效的連接要盡早關(guān)閉掉。

DEMO:
https://github.com/lesliebeijing/Netty-Demo

基于 Netty 寫的一個簡單的推送 DEMO诲锹，可用在手機端推送
https://github.com/lesliebeijing/EncPush

Netty 客戶端用在 Android 中也很穩(wěn)定，我們的物聯(lián)網(wǎng)項目Android和后臺都是用的 Netty改备。