Netty学习（七）：心跳检测机制

一、什么是心跳检测机制

所谓心跳, 即在 TCP 长连接中, 客户端和服务器之间定期发送的一种特殊的数据包, 通知对方自己还在线, 以确保 TCP 连接的有效性.

心跳机制主要是客户端和服务端长时间连接时，客户端需要定时发送心跳包来保证自己是存活的，否则一个连接长时间没有作用就会浪费服务端的资源。

二、心跳检测机制的适用场景

长连接的应用场景非常的广泛，比如监控系统，IM系统，即时报价系统，推送服务等等。像这些场景都是比较注重实时性，如果每次发送数据都要进行一次DNS解析，建立连接的过程肯定是极其影响体验。

而长连接的维护必然需要一套机制来控制。比如 HTTP/1.0 通过在 header 头中添加 Connection:Keep-Alive参数，如果当前请求需要保活则添加该参数作为标识，否则服务端就不会保持该连接的状态，发送完数据之后就关闭连接。HTTP/1.1以后 Keep-Alive 是默认打开的。

Netty 是基于 TCP 协议开发的，在四层协议 TCP 协议的实现中也提供了 keepalive 报文用来探测对端是否可用。TCP 层将在定时时间到后发送相应的 KeepAlive 探针以确定连接可用性。

所以，心跳检测一般存在于建立长连接 或者 需要保活的场景。

三、netty的心跳检测机制

基础协议对应用来说不是那么尽善尽美，一个 Netty 服务端可能会面临上万个连接，如何去维护这些连接是应用应该去处理的事情。在 Netty 中提供了 IdleStateHandler 类专门用于处理心跳。

IdleStateHandler 的构造函数如下：

CopypublicIdleStateHandler(long readerIdleTime, long writerIdleTime, 
                            long allIdleTime,TimeUnit unit){  
}

说明：

1. IdleStateHandler 是netty 提供的处理空闲状态的处理器

2. long readerIdleTime : 表示多长时间没有读, 就会发送一个心跳检测包检测是否连接

3. long writerIdleTime : 表示多长时间没有写, 就会发送一个心跳检测包检测是否连接

4. long allIdleTime : 表示多长时间没有读写, 就会发送一个心跳检测包检测是否连接

IdleStateHandler 的文档说明：

triggers an {@link IdleStateEvent} when a {@link Channel} has not performed
read, write, or both operation for a while.

四、Netty心跳检测机制实例

我用即将编写的一个例子来解释什么是心跳检测机制。我将要实现这样的功能：

1. 当服务器超过3秒没有读时，就提示读空闲

2. 当服务器超过5秒没有写操作时，就提示写空闲

3. 当服务器超过7秒没有读或者写操作时，就提示读写空闲

服务端：

public class MyServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{


        //创建两个线程组
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); //8个NioEventLoop
        try {

            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();

            serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup);
            serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);
            serverBootstrap.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO));
            serverBootstrap.childHandler(new ChannelInitializer() {

                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                    ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                    //加入一个netty 提供 IdleStateHandler
                    /*
                     *当 IdleStateEvent 触发后 , 就会传递给管道 的下一个handler去处理
                     *通过调用(触发)下一个handler 的 userEventTiggered , 在该方法中去处理 IdleStateEvent(读空闲，写空闲，读写空闲)
                     */
                    pipeline.addLast(new IdleStateHandler(7000,7000,10, TimeUnit.SECONDS));
                    //加入一个对空闲检测进一步处理的handler(自定义)
                    pipeline.addLast(new MyServerHandler());
                }
            });

            //启动服务器
            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(7000).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();

        }finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

自定义handler（在该handler中决定如何处理）：

public class MyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    /**
     *
     * @param ctx 上下文
     * @param evt 事件
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {

        if(evt instanceof IdleStateEvent) {

            //将  evt 向下转型 IdleStateEvent
            IdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt;
            String eventType = null;
            switch (event.state()) {
                case READER_IDLE:
                  eventType = "读空闲";
                  break;
                case WRITER_IDLE:
                    eventType = "写空闲";
                    break;
                case ALL_IDLE:
                    eventType = "读写空闲";
                    break;
            }
            //这里已经可以知道浏览器所处的空闲是何种空闲，可以执行对应的处理逻辑了
            System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + "--超时时间--" + eventType);
            System.out.println("服务器做相应处理..");

            //如果发生空闲，我们关闭通道
           // ctx.channel().close();
        }
    }
}