谈谈长连接和心跳保活机制

1.长连接介绍

通信双方进行TCP链接后进行通信，结束后不主动关闭链接 优点：通信速度快，免去了DNS解析时间，以及三次握手四次分手的时间，避免短时间内重复连接所造成的信道资源 & 网络资源的浪费

2.长连接断开的原因

• 长连接所在进程被杀死
• NAT超时
• 网络状态发生变化，如移动网络 & Wifi切换、断开、重连
• 其他不可抗因素（网络状态差、DHCP的租期等等 ）

NAT简介
IP可以分为公网ip和私网IP,公司，学校，政府机构等场所一般都是私网IP，所有的私网IP通过公网ip连接互联网。只有公网ip是能够连接互联网的，私网IP一般只用作局域网
那么怎么连上网的呢，我们通过私网ip然后把我们的需求和要发送的数据发给路由器，然后路由器对接网络，再把数据发送给Internet.然后internet发送数据到我们学校的路由，然后路由在通过我的私网ip发送给我，这就是我们真实上网的流程。私网Ip和公网Ip的转换这个问题，其实利用到了nat转换技术
NAT对我们来说最大的贡献就是帮助我们节省了大量的ip资源
但是也有缺陷，NAT最大的弊端在于破坏了IP端到端通信的能力。因为一个会话建立后会在NAT设备上建立一个网管映射表，在会话静默的这段时间，NAT网关会进行老化操作。

3.高效维持长连接方案

• 进程保活（防止进程被杀死）
• 心跳保活（阻止NAT老化）
• 断线重连（断网以后重新连接网络）

3.1 进程保活

进程保活.jpg

3.2 心跳保活

第4节会说明

3.3 断线重连

需要检测网络状态&监听网络变化，可以考虑BroadcastReceiver

4.心跳保活

4.1 定义

每隔一段时间想对方发送自定义信息（心跳包），以确保连接存活且有效的通信机制 注意，它和和轮询机制区别：一次轮询相当于一次TCP连接和断开

4.2 心跳机制的方案和设计

心跳流程.jpg

4.3 设计要点

• 心跳包的规格（内容 & 大小）
• 心跳发送的间隔时间
• 断线重连机制

4.3 (1)心跳包的规格

心跳包 = 1个携带少量信息 & 大小在10字节内的信息包

4.3 (2)心跳发送的间隔时间

不能过长，NAT超时也没检测出来。不能过短，资源浪费和信令风暴

信令风暴：
由于网络收到的终端信令请求超过了网络各项信令资源的处理能力，引发网络拥塞以至于产生雪崩效应，导致网络不可用，我们称之为“信令风暴”。

最常用方案是每隔x分钟发送心跳包1次，缺陷在于网络环境不同未必都适用。所以采用自适应心跳间隔

自适应心跳间隔时间.jpg

该方案需要解决的有2个核心问题

• （1）如何自适应计算心跳间隔 从而使得心跳间隔 接近 当前NAT 超时时间 不断增加心跳间隔时间进行心跳应答测试，直到心跳失败5次后，即可找出最接近 当前NAT 超时时间的心跳间隔时间
• （2）如何检测 当前网络环境的NAT 超时时间 发生了变化 当前发送心跳包成功 的最大间隔时间（即最接近NAT超时时间的心跳间隔） 发送失败5次后

4.3 (3)断线重连机制

判断长连接是否有效的准则 = 服务器是否返回心跳应答 此处需要分清：长连接存活 & 有效状态的区别： 存活：长连接的网络链路存在，但是数据不一定能响应 有效：存活且能响应数据 基本思路：若连续5次发送心跳后，服务器都无心跳应答，则视为长连接无效

参考：https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/79522975