[心跳] 使用心跳机制实现CS架构下多客户端的在线状态实时更新以及掉线自动重连

此文讲述的内容是一个实际项目开发中的一部分内容，笔者将亲身经历写成文章。

【背景】

现 需要实现这样的功能：有多个客户端连着同一个服务器。服务器和客户端之间需要“互相”知道彼此的连接状态。比如在某一时刻，服务器需要知道当前有多少个客 户端正在和其通信；某一个时刻，某个客户端需要知道自己是否和服务器保持连接。如果在某一时刻，一个客户端关闭了，服务端应能及时感觉到；同样，如果服务 端被关闭，所有的客户端应能及时感觉到，并作出一些反应。

【思考】

看 到这个需求，直观上的反应就是在服务端维护一个在线列表。当服务端的监听器监听到一个连接，就把该连接对应的客户端信息加入这个在线列表。这样就完成了对 上线状况的记录。但下一个问题是如何让服务器知道客户端的离线状况呢？我们可能会想到，让客户端在关闭前发送一个消息到服务端，服务端收到消息后就把客户 端置为离线状态。但是，在更多情况下，客户端并不是这么“友好”地关闭的。应用程序崩溃、网络连接被重置、机器死机等情况下，客户端来不及发送“离线通 知”给服务端就挂掉了。这时，需要有一套机制，能让服务端和客户端彼此对对方的在线状态保持清醒。

【概念】

何谓“心跳”？ 心跳就是指“活着”的客户端或服务端每隔一定的时间就互相发送接收一个消息，告诉对方自己“活着”。当客户端或服务端超过一定的时间间隔尚未收到对方的“心跳”消息，就认为对方“死了”。这就是“心跳机制”的核心思想。

【设计实现】

在客户端，除了 UI 外，需要三个线程在后台工作。

1，自动连接的线程。该线程可以实现每隔指定时间就检查一次连接状态，如果发现当前是“离线”状态，就自动发起向服务端的一次连接。

 

 private void ThreadConnect()
 {
            do
            {

                if (!_bConnected)
                {
                    _bConnected = _sender.Connect(_ip, _port);

                    if (_bConnected)
                    {

                        Thread threadSendAndReceivePulseMessage = new Thread(new ThreadStart(ThreadSendAndReceivePulseMessage));
                        threadSendAndReceivePulseMessage.IsBackground = true;
                        threadSendAndReceivePulseMessage.Start();

                        Thread threadCheckPulseCount = new Thread(new ThreadStart(ThreadCheckPulseCount));
                        threadCheckPulseCount.IsBackground = true;
                        threadCheckPulseCount.Start();

                        _pulseCount = 0;

                        OnConnected(new EventArgs());
                    }

                }
                Thread.Sleep(_connectInterval);

            }
            while (_bWorking && _bAutoReconnect);
}

 

 

2，收发“心跳”消息的线程。该线程和服务端进行收发心跳消息。注意每收到服务器发来的消息，应将心跳计数器置零。心跳计数器的含义是已经隔了多少个心跳周期没收到心跳消息了。

 

private void ThreadSendAndReceivePulseMessage()
{
            while (_bWorking && _bConnected)
            {

                string recv =  _sender.Receive(64);


                if (recv == "PULSE")
                {
                    _pulseCount = 0;

                    _sender.Send("ALIVE");
                }
                else
                { 
                    _bConnected = false;
                    _sender.Close();
                    
                }
                Thread.Sleep(10);
            }
}

 

3，检查心跳计数器的值的线程。该线程每隔指定的时间间隔就检查一次心跳计数器，当发现已经超过指定心跳周期（比如3次）未接收到心跳消息，就认为是离线了，则进行相应的处理。

private void ThreadCheckPulseCount()
{
            while (_bWorking && _bConnected)
            {
                Thread.Sleep(_pulseInterval);

                _pulseCount++;

                if (_pulseCount > _maxPulseCount)
                {
                    _bConnected = false;
                    _sender.Close();
                }

                if (!_bConnected)
                {
                    OnDisconnected(new EventArgs());
                }
            }
}

在服务端，设计思想类似，需要维护一个“在线列表”，并及时和客户端通信，此处省略代码。