1、心跳机制简介
在分布式系统中，分布在不同主机上的节点需要检测其他节点的状态，如服务器节点需要检测从节点是否失效。为了检测对方节点的有效性，每隔固定时间就发送一个固定信息给对方，对方回复一个固定信息，如果长时间没有收到对方的回复，则断开与对方的连接。
发包方既可以是服务端，也可以是客户端，这要看具体实现。因为是每隔固定时间发送一次，类似心跳，所以发送的固定信息称为心跳包。心跳包一般为比较小的包，可根据具体实现。心跳包主要应用于长连接的保持与短线链接。
一般而言，应该客户端主动向服务器发送心跳包，因为服务器向客户端发送心跳包会影响服务器的性能。
实现原理：长连接的维持，是要客户端程序，定时向服务端程序，发送一个维持连接包的。如果，长时间未发送维持连接包，服务端程序将断开连接。
2、心跳机制实现方式
心跳机制有两种实现方式，一种基于TCP自带的心跳包，TCP的SO_KEEPALIVE选项可以，系统默认的默认跳帧频率为2小时，超过2小时后，本地的TCP 实现会发送一个数据包给远程的 Socket. 如果远程Socket 没有发回响应, TCP实现就会持续尝试 11 分钟, 直到接收到响应为止。 否则就会自动断开Socket连接。但TCP自带的心跳包无法检测比较敏感地知道对方的状态，默认2小时的空闲时间，对于大多数的应用而言太长了。可以手工开启KeepAlive功能并设置合理的KeepAlive参数。
另一种在应用层自己进行实现，基本步骤如下：
1、Client使用定时器，不断发送心跳；
2、Server收到心跳后，回复一个包；
3、Server为每个Client启动超时定时器，如果在指定时间内没有收到Client的心跳包，则Client失效。
3、客户端
Client通过持有Socket的对象，可以随时（使用sendObject方法）发送Massage Object(消息)给服务端。
如果keepAliveDelay毫秒（程序中是2秒）内未发送任何数据，则自动发送一个KeepAlive Object(心跳)给服务端，用于维持连接。
由于，我们向服务端，可以发送很多不同的消息对象，服务端也可以返回不同的对象。所以，对于返回对象的处理，要编写具体的ObjectAction实现类进行处理。通过Client.addActionMap方法进行添加。这样，程序会回调处理
4 、服务端
由于客户端会定时（keepAliveDelay毫秒）发送维持连接的信息过来，所以，服务端要有一个检测机制。
即当服务端receiveTimeDelay毫秒（程序中是3秒）内未接收任何数据，则自动断开与客户端的连接。
ActionMapping的原理与客户端相似（相同）。
通过添加相应的ObjectAction实现类，可以实现不同对象的响应、应答过程。
5、代码实现
5.1 KeepAlive.java
package com.zyz.mynative.demo02;
import java.io.Serializable;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
public class KeepAlive implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = -2813120366138988480L;
@Override
public String toString() {
return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date())+"\t维持连接包";
}
}
5.2 MyClient.java
package com.zyz.mynative.demo02;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class MyClient {
public static interface ObjectAction {
void doAction(Object obj, MyClient client);
}
public static final class DefaultObjectAction implements ObjectAction {
@Override
public void doAction(Object obj, MyClient client) {
System.out.println("处理：\t" + obj.toString());
}
}
private String serverIp;
private int port;
private Socket socket;
//连接状态
private boolean running = false;
private long lastSendTime;
private ConcurrentHashMap<Class, ObjectAction> actionMapping = new ConcurrentHashMap<Class, ObjectAction>();
public MyClient(String serverIp, int port) {
this.serverIp = serverIp;
this.port = port;
}
public void start() throws UnknownHostException, IOException {
if (running) {
return;
}
socket = new Socket(serverIp, port);
System.out.println("本地端口：" + socket.getLocalPort());
lastSendTime = System.currentTimeMillis();
running = true;
//保持长连接的线程，每隔2秒项服务器发一个一个保持连接的心跳消息
new Thread(new KeepAliveWatchDog()).start();
//接受消息的线程，处理消息
new Thread(new ReceiveWatchDog()).start();
}
public void stop() {
if (running) {
running = false;
}
;
}
public void addActionMap(Class<Object> cls, ObjectAction action) {
actionMapping.put(cls, action);
}
public void sendObject(Object obj) throws IOException {
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
oos.writeObject(obj);
System.out.println("发送：\t" + obj);
oos.flush();
}
class KeepAliveWatchDog implements Runnable {
long checkDelay = 10;
//两秒钟检测一次
long keepAliveDelay = 2000;
@Override
public void run() {
while (running) {
if (System.currentTimeMillis() - lastSendTime > keepAliveDelay) {
try {
MyClient.this.sendObject(new KeepAlive());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
MyClient.this.stop();
}
lastSendTime = System.currentTimeMillis();
} else {
try {
Thread.sleep(checkDelay);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
MyClient.this.stop();
}
}
}
}
}
class ReceiveWatchDog implements Runnable {
@Override
public void run() {
while (running) {
try {
InputStream in = socket.getInputStream();
if (in.available() > 0) {
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(in);
Object obj = ois.readObject();
System.out.println("接收：\t" + obj);
ObjectAction oa = actionMapping.get(obj.getClass());
oa = oa == null ? new DefaultObjectAction() : oa;
oa.doAction(obj, MyClient.this);
} else {
Thread.sleep(10);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
MyClient.this.stop();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
String serverIp = "127.0.0.1";
int port = 65432;
MyClient client = new MyClient(serverIp, port);
client.start();
}
}
5.3 MyServer
package com.zyz.mynative.demo02;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class MyServer {
public interface ObjectAction {
Object doAction(Object rev, MyServer server);
}
public static final class DefaultObjectAction implements ObjectAction {
@Override
public Object doAction(Object rev, MyServer server) {
System.out.println("处理并返回：" + rev);
return rev;
}
}
private int port;
private volatile boolean running = false;
private long receiveTimeDelay = 3000;
private ConcurrentHashMap<Class, ObjectAction> actionMapping = new ConcurrentHashMap<Class, ObjectAction>();
private Thread connWatchDog;
public MyServer(int port) {
this.port = port;
}
public void start() {
if (running) {
return;
}
;
running = true;
connWatchDog = new Thread(new ConnWatchDog());
connWatchDog.start();
}
@SuppressWarnings("deprecation")
public void stop() {
if (running) {
running = false;
}
;
if (connWatchDog != null) {
connWatchDog.stop();
}
;
}
public void addActionMap(Class<Object> cls, ObjectAction action) {
actionMapping.put(cls, action);
}
class ConnWatchDog implements Runnable {
@Override
public void run() {
try {
ServerSocket ss = new ServerSocket(port, 5);
while (running) {
Socket s = ss.accept();
new Thread(new SocketAction(s)).start();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
MyServer.this.stop();
}
}
}
class SocketAction implements Runnable {
Socket s;
boolean run = true;
long lastReceiveTime = System.currentTimeMillis();
public SocketAction(Socket s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (running && run) {
if (System.currentTimeMillis() - lastReceiveTime > receiveTimeDelay) {
overThis();
} else {
try {
InputStream in = s.getInputStream();
if (in.available() > 0) {
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(in);
Object obj = ois.readObject();
lastReceiveTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("接收：\t" + obj);
ObjectAction oa = actionMapping.get(obj.getClass());
oa = oa == null ? new DefaultObjectAction() : oa;
Object out = oa.doAction(obj, MyServer.this);
if (out != null) {
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(s.getOutputStream());
oos.writeObject(out);
oos.flush();
}
} else {
Thread.sleep(10);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
overThis();
}
}
}
}
private void overThis() {
if (run) {
run = false;
}
;
if (s != null) {
try {
s.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("关闭：" + s.getRemoteSocketAddress());
}
}
public static void main(String[] args) {
int port = 65432;
MyServer server = new MyServer(port);
server.start();
}
}
5.4 测试结果
先开启服务端，在开启客户端
参考资料：
1、java实现心跳机制
2、java实现长连接
到此这篇关于JAVA实现心跳检测(长连接)的文章就介绍到这了,更多相关JAVA 心跳检测内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！
