浅谈IM软件客户端的断线重连、心跳和长在线

概述

    本人也有个几年IM开发经验，对一些IM软件的一些特性有一些总结，跟过业务查看 IM软件业务知识 

    市面IM软件都有一个基础功能就是长在线（TCP长连接），即只要有网络就保持登录，然而，网络状态是无法预测的，所以IM软件经常会有”离线“状态，，尤其是手机客户端。保持IM处于长在线，则依赖断线重连来完成。

    通常来说，网络不稳定是造成不能长时间在线的主要原因，另外还有：服务器强制注销客户端、次客户端被主客户端踢。目前的qq和飞信都有断线重连机制。有时候IM软件自动完成登录，有时候需要用户手动登录。所以，断线重连是一个广泛的概念。可以这么理解：除了从APP登录界面进去的登录，其他都可以称之为断线重连（甚至，把APP杀死，重新启动也是断线重连的一种）

断线重连的定义

    使得IM软件能够长在线，或者短时间内掉线，最好可以做到用户无感知。

广义断线重连：用户已经成功登录IM客户端，用户将程序放到后台、或者手机重启，IM软件再次进入前台，软件可帮助用户实现自动登录。

狭义的断线重：客户端的网络状况是不可预知的，可能从2G切换到3G或者WiFi，或者又切换到2G，甚至“飞行模式”（iOS设备）。客户端要及时对网络的变化做出反应，即尝试进行登录。

【总之】断线重连，一般是网络原因引起的，目的是让IM软件维持在线的状态。

实现方法

        IM客户端始终尽可能的保持连接跟服务器的连接，客户端维护已登录状态，以便断线重连。从逻辑层次上来说，断线重连的逻辑是基于登录的逻辑的，首次登录成功后，都有可能有断线重连（以iOS平台为例）
断线重连，实质上分为两步：一、使客户端断线；二、让客户端重连服务器。一般来说这两步是一个有前后顺序，完整的过程。
一、使客户端断线，即让客户端处于“未连接”状态。以下情况将触发这个事件：
    1.网络切换，如从WiFi切换到4G，网络事件。
    2.网络连接失败、网络不可用。
    3.心跳失败、心跳超时，失败统称心跳失败。

    4.IM软件后台运行即将结束。

二、让客户端重连服务器，客户端根据以下几种情况实现重连服务器。
    1.iOS系统“网络可用”的通知
    2.IM软件切换到前台，用户触发事件。
    3.网络切换，如从WiFi切换到4G，网络事件。
    4.心跳失败的事件。
    5.客户端重新启动事件。

断线重连的场景可以总结为下面几个：

    1. 重新启动（自动登录）
属于广义的断线重连，需要提前加载用户缓存，保证用户到达主界面后能看到历史信息。
    2. 网络错误，网络切换
网络连接失败有很多种，不同的场景，客户端要使用不同的逻辑处理。
    3. 心跳失败
心跳超时，失败统称心跳失败。这个案例说明当前客户端——服务器连接已经损坏，或者当前用户身份有变化。心跳失败后首先将客户端离线，然后进行断线重连操作，避免心跳失败和网络错误事件一并发生，造成两次登录。
    4. 网络可达或者切换到前台

为了避免重复登录，当IM软件处于“登录成功”、“连接中”或者“已注销”的几个状态的时候，客户端忽略“网络可达或者切换到前台”的事件。

客户端心跳

        IM基本的底层逻辑中有“心跳”概念，即客户端定时向Server发一个信令包，表示客户端还“活”着。注意，是客户端发起的。心跳是一个拟人的比喻，跟人的心跳相似。那么心跳终止了会发生什么事情呢？分为两种情况：Server主动断开socket，客户端主动断开socket。

1. Server主动断开socket

Server只是接收客户端发起的心跳。假如，Server长时间没有收到客户端的心跳， Server认为客户端已经“死了”，主动断开这个连接。此时客户端可能就是假在线（点击打开原文）了。

2. 客户端断开socket

客户端对待心跳，要比Server麻烦一些。客户端要关注两个值：

● 心跳间隔值，即客户端多长时间发一次心跳？

● 心跳的超时时间。客户端发送一次心跳， 如果长时间得不到Server应答，代表网络糟糕。客户端需要断开socket，主动离线。

很明显，第二点就是客户端主动断开的情况，一般情况下，超时时间为60秒。

网上也有争论：到底是否需要心跳，微信是没有心跳的，qq和飞信有心跳。

也有专家说心跳包已经影响到移动网络，因为心跳是定时频繁发送。

心跳失败也会引起断线重连

下面是“心跳失败”引起的断线重连的流程图