C 实现Scoket心跳机制的方法

手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议，可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口，使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”：
第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”（过程就不细写了，就是服务器和客户端交互，最终确定断开）

刚才说到长连接建立连接后，理想状态下是不会断开的，但是由于网络问题，可能导致一方断开后，另一方仍然在发送数据，或者有些客户端长时间不发送消息，服务器还维持这他的客户端不必要的引用，增加了服务器的负荷。因此我们引入了心跳机制。

心跳包之所以叫心跳包是因为：它像心跳一样每隔固定时间发一次，以此来告诉服务器，这个客户端还活着。事实上这是为了保持长连接，至于这个包的内容，是没有什么特别规定的，不过一般都是很小的包，或者只包含包头的一个空包。

总的来说，心跳包主要也就是用于长连接的保活和断线处理。一般的应用下，判定时间在30-40秒比较不错。如果实在要求高，那就在6-9秒。

由应用程序自己发送心跳包来检测连接是否正常，大致的方法是：服务器在一个 Timer事件中定时 向客户端发送一个短小精悍的数据包，然后启动一个低级别的线程，在该线程中不断检测客户端的回应， 如果在一定时间内没有收到客户端的回应，即认为客户端已经掉线；同样，如果客户端在一定时间内没 有收到服务器的心跳包，则认为连接不可用。

因为要考虑到一个服务器通常会连接多个客户端，因此由用户在应用层自己实现心跳包，代码较多 且稍显复杂，而利用TCP／IP协议层为内置的KeepAlive功能来实现心跳功能则简单得多。 不论是服务端还是客户端，一方开启KeepAlive功能后，就会自动在规定时间内向对方发送心跳包， 而另一方在收到心跳包后就会自动回复，以告诉对方我仍然在线。 因为开启KeepAlive功能需要消耗额外的宽带和流量，所以TCP协议层默认并不开启KeepAlive功 能，尽管这微不足道，但在按流量计费的环境下增加了费用，另一方面，KeepAlive设置不合理时可能会 因为短暂的网络波动而断开健康的TCP连接。并且，默认的KeepAlive超时需要7,200，000 MilliSeconds， 即2小时，探测次数为5次。对于很多服务端应用程序来说，2小时的空闲时间太长。因此，我们需要手工开启KeepAlive功能并设置合理的KeepAlive参数。

1客户端每隔一个时间间隔发生一个探测包给服务器
2客户端发包时启动一个超时定时器
3服务器端接收到检测包，应该回应一个包
4如果客户机收到服务器的应答包，则说明服务器正常，删除超时定时器
5如果客户端的超时定时器超时，依然没有收到应答包，则说明服务器挂了

 using System; using System.Collections.Generic; using System.Threading; namespace ConsoleApplication1 { // 客户端离线委托 public delegate void ClientOfflineHandler(ClientInfo client); // 客户端上线委托 public delegate void ClientOnlineHandler(ClientInfo client); public class Program { /// <summary> /// 客户端离线提示 /// </summary> /// <param name="clientInfo"></param> private static void ClientOffline(ClientInfo clientInfo) { Console.WriteLine(String.Format("客户端{0}离线，离线时间：\t{1}", clientInfo.ClientID, clientInfo.LastHeartbeatTime)); } /// <summary> /// 客户端上线提示 /// </summary> /// <param name="clientInfo"></param> private static void ClientOnline(ClientInfo clientInfo) { Console.WriteLine(String.Format("客户端{0}上线，上线时间：\t{1}", clientInfo.ClientID, clientInfo.LastHeartbeatTime)); } static void Main() { // 服务端 Server server = new Server(); // 服务端离线事件 server.OnClientOffline += ClientOffline; // 服务器上线事件 server.OnClientOnline += ClientOnline; // 开启服务器 server.Start(); // 模拟100个客户端 Dictionary<Int32, Client> dicClient = new Dictionary<Int32, Client>(); for (Int32 i = 0; i < 100; i++) { // 这里传入server只是为了方便而已 Client client = new Client(i + 1, server); dicClient.Add(i + 1, client); // 开启客户端 client.Start(); } System.Threading.Thread.Sleep(1000); while (true) { Console.WriteLine("请输入要离线的ClientID,输入0则退出程序:"); String clientID = Console.ReadLine(); if (!String.IsNullOrEmpty(clientID)) { Int32 iClientID = 0; Int32.TryParse(clientID, out iClientID); if (iClientID > 0) { Client client; if (dicClient.TryGetValue(iClientID, out client)) { // 客户端离线 client.Offline = true; } } else { return; } } } } } /// <summary> /// 服务端 /// </summary> public class Server { public event ClientOfflineHandler OnClientOffline; public event ClientOnlineHandler OnClientOnline; private Dictionary<Int32, ClientInfo> _DicClient; /// <summary> /// 构造函数 /// </summary> public Server() { _DicClient = new Dictionary<Int32, ClientInfo>(100); } /// <summary> /// 开启服务端 /// </summary> public void Start() { // 开启扫描离线线程 Thread t = new Thread(new ThreadStart(ScanOffline)); t.IsBackground = true; t.Start(); } /// <summary> /// 扫描离线 /// </summary> private void ScanOffline() { while (true) { // 一秒扫描一次 System.Threading.Thread.Sleep(1000); lock (_DicClient) { foreach (Int32 clientID in _DicClient.Keys) { ClientInfo clientInfo = _DicClient[clientID]; // 如果已经离线则不用管 if (!clientInfo.State) { continue; } // 判断最后心跳时间是否大于3秒 TimeSpan sp = System.DateTime.Now - clientInfo.LastHeartbeatTime; if (sp.Seconds >= 3) { // 离线，触发离线事件 if (OnClientOffline != null) { OnClientOffline(clientInfo); } // 修改状态 clientInfo.State = false; } } } } } /// <summary> /// 接收心跳包 /// </summary> /// <param name="clientID">客户端ID</param> public void ReceiveHeartbeat(Int32 clientID) { lock (_DicClient) { ClientInfo clientInfo; if (_DicClient.TryGetValue(clientID, out clientInfo)) { // 如果客户端已经上线，则更新最后心跳时间 clientInfo.LastHeartbeatTime = System.DateTime.Now; } else { // 客户端不存在，则认为是新上线的 clientInfo = new ClientInfo(); clientInfo.ClientID = clientID; clientInfo.LastHeartbeatTime = System.DateTime.Now; clientInfo.State = true; _DicClient.Add(clientID, clientInfo); // 触发上线事件 if (OnClientOnline != null) { OnClientOnline(clientInfo); } } } } } /// <summary> /// 客户端 /// </summary> public class Client { public Server Server; public Int32 ClientID; public Boolean Offline; /// <summary> /// 构造函数 /// </summary> /// <param name="clientID"></param> /// <param name="server"></param> public Client(Int32 clientID, Server server) { ClientID = clientID; Server = server; Offline = false; } /// <summary> /// 开启客户端 /// </summary> public void Start() { // 开启心跳线程 Thread t = new Thread(new ThreadStart(Heartbeat)); t.IsBackground = true; t.Start(); } /// <summary> /// 向服务器发送心跳包 /// </summary> private void Heartbeat() { while (!Offline) { // 向服务端发送心跳包 Server.ReceiveHeartbeat(ClientID); System.Threading.Thread.Sleep(1000); } } } /// <summary> /// 客户端信息 /// </summary> public class ClientInfo { // 客户端ID public Int32 ClientID; // 最后心跳时间 public DateTime LastHeartbeatTime; // 状态 public Boolean State; } } 

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持本网站。

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