Java： server/client 心跳机制实现 示例

Posted 2020-10-08 云潇洒

心跳机制

心跳机制是定时发送一个自定义的结构体(心跳包)，让对方知道自己还活着，以确保连接的有效性的机制。

大部分CS的应用需要心跳机制。心跳机制一般在Server和Client都要实现，两者实现原理基本一样。Client不关心性能，怎么做都行。

如果应用是基于TCP的，可以简单地通过SO_KEEPALIVE实现心跳。TCP在设置的KeepAlive定时器到达时向对端发一个检测TCP segment，如果没收到ACK或RST，尝试几次后，就认为对端已经不存在，最后通知应用程序。这里有个缺点是，Server主动发出检测包，对性能有点影响。

应用自己实现 
Client启动一个定时器，不断发心跳； 
Server收到心跳后，给个回应； 
Server启动一个定时器，判断Client是否存在，判断方法这里列两种： 
时间差和简单标志。

1. 时间差策略

   收到一个心跳后，记录当前时间(记为recvedTime)。

   判断定时器时间到达，计算多久没收到心跳的时间(T)=当前时间 - recvedTime(上面记录的时间)。如果T大于某个设定值，就可以认为Client超时了。

2. 简单标志

   收到一个心跳后，设置连接标志为true；

   判断定时器时间到达，查看所有的标志，false的，认为对端超时了；true的将其设成false。

   上面这种方法比上面简单一些，但检测某个Client是否离线的误差有点大。

Demo

此处我们实现一个发送对象，例子简陋，实际在工作中还需按需求修改。

实体类

package com.lee.entity;

import java.io.Serializable;

public class Entity implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String name;
    private String sex;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Entity [name=" + name + ", sex=" + sex + "]";
    }

}

服务端

ServerHeart.java

package com.lee.server;

import java.io.ObjectInput;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

import com.lee.entity.Entity;

public class ServerHeart extends Thread {

    private ServerSocket server = null;
    Object obj = new Object();

    @Override
    public void run() {
        try {
            server = new ServerSocket(9090);

            while (true) {
                Socket client = server.accept();
                synchronized (obj) {
                    new Thread(new Client(client)).start();
                }
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 客户端线程
     * 
     * @author USER
     *
     */
    class Client implements Runnable {
        Socket client;

        public Client(Socket client) {
            this.client = client;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    ObjectInput in = new ObjectInputStream(client.getInputStream());
                    Entity entity = (Entity) in.readObject();
                    System.out.println(entity);
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 程序的入口main方法
     * 
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("开始检测客户端是否在线...");
        new ServerHeart().start();
    }
}

客户端

ClientHeart.java

package com.lee.client;

public class ClientHeart extends Thread {

    @Override
    public void run() {

        try {
            while (true) {
                ClientSender.getInstance().send();
                synchronized (ClientHeart.class) {
                    // this.wait(5000);
                    Thread.sleep(2000);
                }
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 程序的入口main方法
     * 
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        ClientHeart client = new ClientHeart();
        client.start();
    }

}

ClientSender.java

package com.lee.client;

import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

import com.lee.entity.Entity;

public class ClientSender {

    private ClientSender() {
    }

    Socket sender = null;
    private static ClientSender instance;

    public static ClientSender getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (ClientHeart.class) {
                instance = new ClientSender();
            }
        }
        return instance;
    }

    public void send() {
        try {
            sender = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9090);
            while (true) {
                ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(sender.getOutputStream());
                Entity obj = new Entity();
                obj.setName("xiaoming");
                obj.setSex("男");
                out.writeObject(obj);
                out.flush();

                System.out.println("已发送...");
                Thread.sleep(5000);
            }
        } catch (Exception e) {

        }
    }
}