Netty 心跳机制及断线重连

1、心跳检测

心跳检测是在TCP长连接中，客户端和服务端定时向对方发送数据包通知对方自己还在线，保证连接的有效性的一种机制。

为什么使用心跳检测？

假死：如果底层的TCP连接(socket连接)已经断开，但是服务端并没有正常关闭套接字，服务端认为这条TCP连接仍然是存在的。因为每个连接都会耗费CPU和内存资源，因此大量假死的连接会逐渐耗光服务器的资源，使得服务器越来越慢，IO处理效率越来越低，最终导致服务器崩溃。所以使用心跳检测处理这些假死的客户端

如何处理假死？

客户端定时进行心跳检测、服务端定时进行空闲检测。

空闲检测就是每隔一段时间检测子通道是否有数据读写，如果有，则子通道是正常的；如果没有，则子通道被判定为假死，关掉子通道。

1.1、Netty心跳检测及空闲检测

IdleStateHandler

添加IdleStateHandler心跳检测处理器，并添加自定义处理Handler类实现userEventTriggered()方法作为超时事件的逻辑处理；
如果设定IdleStateHandler心跳检测
- 服务端：readerIdleTime每五秒进行一次读检测，设定时间内ChannelRead()方法未被调用则触发一次userEventTrigger()方法
- 客户端：writerIdleTime每五秒进行一次读检测，设定时间内write()方法未被调用则触发一次userEventTrigger()方法

IdleStateHandler 构造方法参数

readerIdleTime：为读超时时间
writerIdleTime：为写超时时间
allIdleTime：所有类型的超时时间

//IdleStateHandler的readerIdleTime参数指定超过3秒还没收到客户端的连接，
//会触发IdleStateEvent事件并且交给下一个handler处理，下一个handler必须
//实现userEventTriggered方法处理对应事件
pipeline.addLast(new IdleStateHandler(3, 0, 0, TimeUnit.SECONDS));

Handler重写userEventTriggered方法


@Override
public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {IdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt;String eventType = null;switch (event.state()) {case READER_IDLE:eventType = "读空闲";readIdleTimes++; // 读空闲的计数加1break;case WRITER_IDLE:eventType = "写空闲";// 不处理break;case ALL_IDLE:eventType = "读写空闲";// 不处理break;}System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + "超时事件：" + eventType);if (readIdleTimes > 3) {System.out.println(" [server]读空闲超过3次，关闭连接，释放更多资源");ctx.channel().writeAndFlush("idle close");ctx.channel().close();}
}

2、断线重连

netty 的服务端一般情况下不需要断线重连，应为服务端服务宕机就只能重新启动服务；所以今天我们研究的是客户端的断线重连；

断线重连是指由于发生网络故障而导致服务中断的情况，客户端就需要从重新连接服务端；

Netty客户端添加监听添加监听后如果连接中断会调用operationComplete方法


import com.example.netty.idle.HeartBeatClient;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.EventLoop;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class ConnectionListener  implements ChannelFutureListener {@Overridepublic void operationComplete(ChannelFuture channelFuture) throws Exception {if (!channelFuture.isSuccess()) {final EventLoop loop = channelFuture.channel().eventLoop();loop.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.err.println("服务端链接不上，开始重连操作...");HeartBeatClient.Connection.connect();}}, 1L, TimeUnit.SECONDS);} else {System.err.println("服务端链接成功...");}}}


import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioChannelOption;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import io.netty.handler.timeout.IdleStateEvent;
import io.netty.handler.timeout.IdleStateHandler;
import java.util.concurrent.TimeUnit;//服务端代码
public class HeartBeatServer {public static void main(String[] args) throws Exception {EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();try {ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();bootstrap.group(boss, worker).channel(NioServerSocketChannel.class).childOption(NioChannelOption.SO_KEEPALIVE,true).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());//IdleStateHandler的readerIdleTime参数指定超过3秒还没收到客户端的连接，//会触发IdleStateEvent事件并且交给下一个handler处理，下一个handler必须//实现userEventTriggered方法处理对应事件pipeline.addLast(new IdleStateHandler(3, 0, 0, TimeUnit.SECONDS));pipeline.addLast(new HeartBeatServerHandler());}});System.out.println("netty server start。。");ChannelFuture future = bootstrap.bind(9000).sync();future.channel().closeFuture().sync();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {worker.shutdownGracefully();boss.shutdownGracefully();}}//服务端处理handlerpublic static class HeartBeatServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {int readIdleTimes = 0;@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String s) throws Exception {System.out.println(" ====== > [server] message received : " + s);if ("Heartbeat Packet".equals(s)) {ctx.channel().writeAndFlush("ok");} else {System.out.println(" 其他信息处理 ... ");}}@Overridepublic void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {IdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt;String eventType = null;switch (event.state()) {case READER_IDLE:eventType = "读空闲";readIdleTimes++; // 读空闲的计数加1break;case WRITER_IDLE:eventType = "写空闲";// 不处理break;case ALL_IDLE:eventType = "读写空闲";// 不处理break;}System.out.println(ctx.channel().remoteAddress() + "超时事件：" + eventType);if (readIdleTimes > 3) {System.out.println(" [server]读空闲超过3次，关闭连接，释放更多资源");ctx.channel().writeAndFlush("idle close");ctx.channel().close();}}@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.err.println("=== " + ctx.channel().remoteAddress() + " is active ===");}}
}


import com.example.netty.config.ConnectionListener;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;//客户端代码
public class HeartBeatClient {public static void main(String[] args) throws Exception {Connection.connect();}public static class Connection{public static void connect(){EventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();try {Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();bootstrap.group(eventLoopGroup).channel(NioSocketChannel.class).handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());pipeline.addLast(new HeartBeatClientHandler());}});System.out.println("netty client start。。");ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1", 9000).sync();Channel channel = channelFuture.channel();String text = "Heartbeat Packet";Random random = new Random();while (channel.isActive()) {int num = random.nextInt(10);Thread.sleep(num * 1000);channel.writeAndFlush(text);}// 添加监听后 如果连接中断会调用GenericFutureListener中operationComplete方法（子类实现）channelFuture.addListener(new ConnectionListener());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {eventLoopGroup.shutdownGracefully();}}}static class HeartBeatClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<String> {@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {System.out.println(" client received :" + msg);if (msg != null && msg.equals("idle close")) {System.out.println(" 服务端关闭连接，客户端也关闭");ctx.channel().closeFuture();}}@Overridepublic void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.err.println("channelInactive 掉线了...");//使用过程中断线重连final EventLoop eventLoop = ctx.channel().eventLoop();eventLoop.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {HeartBeatClient.Connection.connect();}}, 1L, TimeUnit.SECONDS);super.channelInactive(ctx);}}
}

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2、断线重连

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