心跳机制讲解及实例

什么是心跳机制

心跳机制出现在tcp长连接中，客户端和服务器之见定时发送一种特殊的数据包通知对方还在线，以确保tcp链接地可靠性，有可能tcp链接由于某些原因(列入网线被拔了，突然断电)导致客户端断了，但是服务器不知道客户端断了，服务器还保持与客户端连接的状态，所以为了不浪费资源，需要知道客户端非正常中断，服务器把断开客户端断开链接，需要加入心跳包机制

tcp 需不需要心跳?

需要心跳机制tcp本身内置了keeplive心跳机制，但是这种内置的心跳机制不足以满足所有的情况，所以有必要自己写心跳机制
有必要自己写心跳机制

3 那些网络情况下不满足keepalive心跳机制 

1 tcp 属于 keeepalive心跳机制 有些设备不会处理keepalive心跳包
2 keeepalive心跳机制只能说明连接是活的，应用实现心跳机制，可以保持连接是活的应用正常工作

心跳检测步骤

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

实例

拥有单发群发指定部分功能

客户端:

搭建客户端连接的界面

代码如下：

public partial class Form1 : Form
{public Form1(){InitializeComponent();}// 点击链接按钮// 1 创建客户端对象// 2 连接服务器// 3 创建网络基础流发消息，write发消息// 4 创建网络基础流接消息，read接消息// 5 断开链接close()TcpClient client;private void button1_Click(object sender, EventArgs e){if(button1.Text == "连接"){try{// 开始连接client = new TcpClient();client.Connect(comboBox1.Text, int.Parse(comboBox2.Text));button1.Text = "断开";// 读取数据StartRead();// 启动心跳机制HeartBeat();}catch(Exception ex){MessageBox.Show("连接失败");}}else{// 断开连接client.Close();timer1.Stop(); // 关闭心跳包// 把心跳定时器关闭button1.Text = "连接";}}void StartRead(){byte[] bs = new byte[1024];Task.Run(() =>{try {while (true){int count = client.GetStream().Read(bs,0,bs.Length);string msg = Encoding.UTF8.GetString(bs,0,count);richTextBox1.Invoke((Action)(() =>{richTextBox1.AppendText(msg+"\t\n");}));}}catch(Exception ex){button1.Text = "连接";}});}// 开启心跳方法Timer timer1;void HeartBeat(){timer1 = new Timer();timer1.Interval = 3000;timer1.Tick += Timer_Tick;timer1.Start();}// 定时器方法 定时发送心跳包private void Timer_Tick(object sender, EventArgs e){// 心跳包发送数据的内容需要跟后台事先约定好，什么数据是心跳包// client.GetStream().Write(new byte[] { 1 }, 0, 1);}// 点击发送按钮设置普通的消息包private void button2_Click(object sender, EventArgs e){timer1.Stop();timer1.Interval = 3000;timer1.Tick += Timer_Tick;timer1.Start();byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(textBox1.Text);// 普通消息在发送时候，需要字节数组的第一位置为0 byte[] bs1 = new byte[bs.Length+1];bs1[0] = 0;// 字节数组的第一位设置为0bs.CopyTo(bs1, 1); // 把消息复制到新数组的第一位开始client.GetStream().Write(bs1,0,bs1.Length);}
}

服务端：

Server类：

internal class Server
{TcpListener listen;//1通过构造函数创建服务器对象public Server(IPAddress ip,int port) {listen = new TcpListener(ip, port);}//2 封装开启监听的方法public void Start(){listen.Start(100);//开启监听//接受客户端的连接StartConnect();//调用扫描心跳方法SaoMiao();}//3接受客户端的连接 封装一监听客户端连接的方法//保存所有的客户端字典， 键是ip 值是客户端，Dictionary<string,TcpClient> clientDic = new Dictionary<string,TcpClient>();//字典保存客户端和当前连接服务器时间点Dictionary<string,DateTime> heartDic  = new Dictionary<string,DateTime>();public event Action<TcpClient> 有客户端连入的事件; //当客户端连入触发。绑定事件，void StartConnect(){Task.Run(() =>{while (true) //接入多个客户端{TcpClient client = listen.AcceptTcpClient();string ip = client.Client.RemoteEndPoint.ToString(); //获取远程ip//保存当前客户端clientDic.Add(ip, client);//记录当前客户端心跳 连接成功时候记录当前客户端时间点heartDic.Add(ip, DateTime.Now);//调用事件函数 触发事件，有客户端连入的事件?.Invoke(client);//4 接收客户端发来的消息ReceiveMsg(client);}});}//4 接收客户端发来的消息  //封装接受的消息public event Action<string> 客户端断开事件; //当客户端断开时候调用事件public event Action<TcpClient, byte[]> 接受到消息的事件;//接收到消息调用void ReceiveMsg(TcpClient t1){NetworkStream stream = t1.GetStream();string ip = t1.Client.RemoteEndPoint.ToString() ;byte[] bs = new byte[1024];Task.Run(() =>{try{while (true){int count = stream.Read(bs, 0, bs.Length);if(count == 0){//客服端断开throw new Exception("客户端断开连接");}//如果接收到数据长度不为0，//必须判断是否是心跳包 事先约定好：如果数据第一位是0的时候，当成普通数据包//如果数据第一位是1说明是心跳包switch (bs[0]) //判断第一位数据是不是0{case 0: //普通数据 取出来的时候不需要显示第一位标识符//skip 从第一位开始截取// take 到指定位置的元素为止//第一位0、1代表是否是心跳包标识符，//最后一位占位符byte[] body= bs.Skip(1).Take(count - 1).ToArray();//要么群发 要么单发接受到消息的事件?.Invoke(t1, body);break;case 1: //发的是心跳包//修改是心跳包发的时间点heartDic[ip] = DateTime.Now;break;}}}catch(Exception e){//从字典把客户端清除掉clientDic.Remove(ip);//如果客户端断开了，打印客户断开客户端断开事件?.Invoke(ip);//删除心跳记录heartDic.Remove(ip);}});}//遍历所有客户端 扫描是否在未超时的时间内void SaoMiao(){Task.Run(() =>{while (true){Thread.Sleep(4000);//线程休眠4sDateTime now1 = DateTime.Now;foreach (var item in heartDic)//遍历所有心跳记录{//now1 当前时间点// item.Value 服务器接收客户端发来的心跳包时间//new TimeSpan(0, 0, 4) 时分秒if (now1 - item.Value > new TimeSpan(0, 0, 4)){Console.WriteLine(item.Key + "掉线了");if (clientDic.Keys.Contains(item.Key)){Send("你已经掉线了骚年:" + item.Key, item.Key);clientDic.Remove(item.Key);}else{Console.WriteLine(item.Key + "在线");}}}}});}// 无参数的构造函数public Server(){}//群发方法 向所有的客户端发消息public void Send(string content){byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(content);foreach (var item in clientDic) //遍历所有的客户端{item.Value.GetStream().Write(bs, 0, bs.Length);}}//指定给谁发public void Send(string content, string ip){byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(content);//根据ip取出客户端，从字典取clientDic[ip].GetStream().Write(bs, 0, bs.Length);}//指定给哪些客户端发//send("你好", ["192.","127"])public void Send(string content, string[] ips){byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(content);foreach (var item in clientDic) //所有客户端{//item.key 键 ip字符串//item.value 值 客户端对象if (ips.Contains(item.Key)){//如果ips数组包含目标客户端item.Value.GetStream().Write(bs, 0, bs.Length);}}}}

Program：

internal class Program
{static Server server;static void Main(string[] args){server = new Server(IPAddress.Any,3333);server.Start(); // 除了服务器监听方法， 监听客户连接的方法 扫描客户端是否在线的方法//如果监听到有客户端连接的时候，打印哪个终端连入到服务器了 使用事件封装server.有客户端连入的事件 += 有客户端连入服务器方法; //绑定事件server.客户端断开事件 += f2;server.接受到消息的事件 += f3;Console.ReadKey();}//相当于点击之后的回调方法，再客户端连接成功之后调用这个方法public static void 有客户端连入服务器方法(object obj){TcpClient t1 = obj as TcpClient;Console.WriteLine(t1.Client.RemoteEndPoint+"连接到服务器");}public static void f2(object obj){Console.WriteLine(obj.ToString()+"断开连接");}public static void f3(TcpClient t1, byte[] b1){// t1.GetStream().Write(b1, 0, b1.Length);string content = Encoding.UTF8.GetString(b1);// 如果群发// server.Send(content);// 如果单发// server.Send(content, "这里是端口号");// 如果指定部分string[] ips = new string[] { "这里是端口号", "这里是端口号" };server.Send(content, ips);}
}