Android开发Im总结-5:心跳包

心跳包的作用：
TCP长连接本质上不需要心跳包来维持, 大家可以试一试, 让两台电脑连上同一个wifi, 然后让其中一台做服务器, 另一台用一个普通的没有设置KeepAlive的Socket连上服务器, 只要两台电脑别断网, 路由器也别断电, DHCP正常续租, 就这么放着, 过几个小时再用其中一台电脑通过之前建立的TCP连接给另一台发消息, 另一台肯定能收到。
那为什么要有心跳包呢? 其实主要是为了防止上面提到的NAT超时, 既然一些NAT设备判断是否淘汰NAT映射的依据是一定时间没有数据, 那么客户端就主动发一个数据。
当然, 如果仅仅是为了防止NAT超时, 可以让服务器来发送心跳包给客户端, 不过这样做有个弊病就是, 万一连接断了, 服务器就再也联系不上客户端了. 所以心跳包必须由客户端发送, 客户端发现连接断了, 还可以尝试重连服务器。
所以心跳包的主要作用是防止NAT超时, 其次是探测连接是否断开。
链路断开, 没有写操作的TCP连接是感知不到的, 除非这个时候发送数据给服务器, 造成写超时, 否则TCP连接不会知道断开了. 主动kill掉一方的进程, 另一方会关闭TCP连接, 是系统代进程给服务器发的FIN. TCP连接就是这样, 只有明确的收到对方发来的关闭连接的消息(收到RST也会关闭, 大家都懂), 或者自己意识到发生了写超时, 否则它认为连接还存在。

心跳包的时间间隔
既然心跳包的主要作用是防止NAT超时, 那么这个间隔就大有文章了。
发送心跳包势必要先唤醒设备, 然后才能发送, 如果唤醒设备过于频繁, 或者直接导致设备无法休眠, 会大量消耗电量, 而且移动网络下进行网络通信, 比在wifi下耗电得多. 所以这个心跳包的时间间隔应该尽量的长, 最理想的情况就是根本没有NAT超时, 比如刚才我说的两台在同一个wifi下的电脑, 完全不需要心跳包. 这也就是网上常说的长连接, 慢心跳。
现实是残酷的, 根据网上的一些说法, 中移动2/3G下, NAT超时时间为5分钟, 中国电信3G则大于28分钟, 理想的情况下, 客户端应当以略小于NAT超时时间的间隔来发送心跳包。
wifi下, NAT超时时间都会比较长, 据说宽带的网关一般没有空闲释放机制, GCM有些时候在wifi下的心跳比在移动网络下的心跳要快, 可能是因为wifi下联网通信耗费的电量比移动网络下小。

服务器如何处理心跳包
如果客户端心跳间隔是固定的, 那么服务器在连接闲置超过这个时间还没收到心跳时, 可以认为对方掉线, 关闭连接. 如果客户端心跳会动态改变, 如上节提到的微信心跳方案, 应当设置一个最大值, 超过这个最大值才认为对方掉线. 还有一种情况就是服务器通过TCP连接主动给客户端发消息出现写超时, 可以直接认为对方掉线.

心跳包和轮询的区别
心跳包和轮询看起来类似, 都是客户端主动联系服务器, 但是区别很大：
轮询是为了获取数据, 而心跳是为了保活TCP连接。
轮询得越频繁, 获取数据就越及时, 心跳的频繁与否和数据是否及时没有直接关系
轮询比心跳能耗更高, 因为一次轮询需要经过TCP三次握手, 四次挥手, 单次心跳不需要建立和拆除TCP连接.