iOS 即時(shí)通訊（二）：心跳保活

很多人認(rèn)為，TCP協(xié)議有KeepAlive機(jī)制，為何基于它的通訊鏈接仍然需要在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)額外的心跳保活呢？本文將從移動(dòng)端IM的角度告訴你，即使使用的是TCP協(xié)議，應(yīng)用層的心跳保活仍舊必不可少。

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在使用TCP長(zhǎng)連接的IM服務(wù)設(shè)計(jì)中，往往都會(huì)涉及到心跳。心跳一般是指客戶端每隔一定時(shí)間向服務(wù)端發(fā)送自定義指令，以判斷雙方是否存活，因其按照一定間隔發(fā)送，類似于心跳，故稱為心跳指令。

TCP是一個(gè)基于連接的協(xié)議，其連接狀態(tài)是由一個(gè)狀態(tài)機(jī)進(jìn)行維護(hù)，連接完畢（三次握手）后，雙方都會(huì)處于established狀態(tài)，這之后的狀態(tài)并不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行變化。也就是說(shuō)，即使上層不進(jìn)行任何調(diào)用，一直使TCP連接空閑，那么它仍然是保持連接的狀態(tài)。這個(gè)時(shí)候就需要一種機(jī)制來(lái)檢測(cè)TCP連接的狀態(tài)，KeepAlive就是背負(fù)這個(gè)使命出現(xiàn)的。

那么問(wèn)題來(lái)了，KeepAlive是用來(lái)檢測(cè)TCP連接狀態(tài)的，那為什么還需要心跳呢？這里就需要考慮一種情況了，假如某臺(tái)服務(wù)器因?yàn)槟承┰驅(qū)е仑?fù)載超高，CPU100%，無(wú)法響應(yīng)任何業(yè)務(wù)需求，但是使用TCP探針仍舊能夠確定連接狀態(tài)，這就是典型的連接活著但業(yè)務(wù)提供方已死的狀態(tài)，對(duì)客戶端而言，這時(shí)最好的選擇就是斷線后重新連接其他服務(wù)器，而不是一直認(rèn)為當(dāng)前服務(wù)器是可用狀態(tài)，一直向當(dāng)前服務(wù)器發(fā)送些必然后失敗的請(qǐng)求。

從上面我們可以知道，KeepAlive并不適合檢測(cè)雙方存活的場(chǎng)景，這種場(chǎng)景還得依賴于應(yīng)用層的心跳。應(yīng)用層的心跳有著更大的靈活性，可以控制檢測(cè)時(shí)機(jī)、間隔和處理流程，甚至可以在心跳包上附帶額外信息。從這個(gè)角度而言，應(yīng)用層的心跳的確是最佳實(shí)踐。

TCP KeepAlive用于檢測(cè)連接的死活，而心跳機(jī)制則附帶一個(gè)額外的功能：檢測(cè)通訊雙方的存活狀態(tài)。

從上面我們可以得出結(jié)論，目前而言，應(yīng)用層心跳的確是檢測(cè)連接有效性，雙方是否存活的最佳實(shí)踐，那么剩下的問(wèn)題就是怎么實(shí)現(xiàn)。

最簡(jiǎn)單粗暴的方法是定時(shí)心跳，如每隔30秒心跳一次，15秒內(nèi)沒(méi)有收到心跳包則認(rèn)為當(dāng)前連接已失效，斷開(kāi)連接并進(jìn)行重連。這種做法最直接，實(shí)現(xiàn)也簡(jiǎn)單。唯一的問(wèn)題就是耗電和耗流量。以一個(gè)協(xié)議包 5 個(gè)字節(jié)計(jì)算，一天收發(fā) 2880 個(gè)心跳包，一個(gè)月就是 5 x 2 x 2880 x 30 = 0.8 M 的流量，如果手機(jī)上多裝幾個(gè) IM 軟件，每個(gè)月光心跳就好幾兆流量沒(méi)了，更不用說(shuō)頻繁的心跳帶來(lái)的電量損耗。

既然頻繁心跳會(huì)帶來(lái)耗電和耗流量的弊端，改進(jìn)的方向自然就是減少心跳頻率，但也不能過(guò)于影響連接檢測(cè)的實(shí)時(shí)性。基于這個(gè)需求，一般可以將心跳間隔根據(jù)程序狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)程序在后臺(tái)時(shí)（這里主要指安卓），盡量拉長(zhǎng)心跳間隔，5分鐘、甚至10分鐘都可以。

而當(dāng)App在前臺(tái)時(shí)則按照原來(lái)規(guī)則操作。連接可靠性的判斷也可以放寬，避免一次心跳超時(shí)就認(rèn)為連接無(wú)效的情況，使用錯(cuò)誤積累，只在心跳超時(shí)n次后才判定當(dāng)前連接不可用。

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