Netty实现心跳检测与断线重连

RobinQu 发布于2019-08-14 15:06 / 2434人阅读

摘要：使用实现心跳机制代码环境和具体思路如下使用提供的来检测读写操作的空闲时间使用序列化客户端空闲后向服务端发送一个心跳包服务端空闲后心跳丢失计数器丢失的心跳包数量当丢失的心跳包数量超过个时，主动断开该客户端的断开连接后，客户端之后重新连接代码已

使用Netty实现心跳机制 代码环境：JDK1.8和Netty4.x 具体思路如下：

使用Netty提供的IdleStateHandler来检测读写操作的空闲时间

使用Protocol Buffer序列化

客户端write空闲5s后向服务端发送一个心跳包

服务端read空闲6s后心跳丢失计数器+1（丢失的心跳包数量）

当丢失的心跳包数量超过3个时，主动断开该客户端的channel

断开连接后，客户端10s之后重新连接

代码已上传至GitHub：完整代码地址 代码实现： 数据包结构（proto文件）

option java_outer_classname = "PacketProto";

message Packet {

    // 包的类型
    enum PacketType {
        // 心跳包
        HEARTBEAT = 1;
        // 非心跳包
        DATA = 2;
    }

    // 包类型
    required PacketType packetType = 1;
    
    // 数据部分（可选，心跳包不包含数据部分）
    optional string data = 2;
}

ClientHeartbeatHandler类

public class ClientHeartbeatHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("--- Server is active ---");
    }

    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("--- Server is inactive ---");

        // 10s 之后尝试重新连接服务器
        System.out.println("10s 之后尝试重新连接服务器...");
        Thread.sleep(10 * 1000);
        Client.doConnect();
    }

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            // 不管是读事件空闲还是写事件空闲都向服务器发送心跳包
            sendHeartbeatPacket(ctx);
        }
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        System.out.println("连接出现异常");
    }

    /**
     * 发送心跳包
     *
     * @param ctx
     */
    private void sendHeartbeatPacket(ChannelHandlerContext ctx) {
        Packet.Builder builder = newBuilder();
        builder.setPacketType(Packet.PacketType.HEARTBEAT);
        Packet packet = builder.build();
        ctx.writeAndFlush(packet);
    }
}

Client类

public class Client {

    private static Channel ch;
    private static Bootstrap bootstrap;

    public static void main(String[] args) {
        NioEventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            bootstrap = new Bootstrap();
            bootstrap
                    .group(workGroup)
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .handler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            pipeline.addLast(new ProtobufVarint32LengthFieldPrepender());
                            pipeline.addLast(new ProtobufEncoder());
                            pipeline.addLast(new IdleStateHandler(0, 5, 0));
                            pipeline.addLast(new ClientHeartbeatHandler());
                        }
                    });

            // 连接服务器
            doConnect();

            // 模拟不定时发送向服务器发送数据的过程
            Random random = new Random();
            while (true) {
                int num = random.nextInt(21);
                Thread.sleep(num * 1000);
                PacketProto.Packet.Builder builder = newBuilder();
                builder.setPacketType(PacketProto.Packet.PacketType.DATA);
                builder.setData("我是数据包（非心跳包） " + num);
                PacketProto.Packet packet = builder.build();
                ch.writeAndFlush(packet);
            }

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            workGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

    /**
     * 抽取出该方法 (断线重连时使用)
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    public static void doConnect() throws InterruptedException {
        ch = bootstrap.connect("127.0.0.1", 20000).sync().channel();
    }
}

ServerHeartbeatHandler类

public class ServerHeartbeatHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    // 心跳丢失计数器
    private int counter;

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("--- Client is active ---");
    }

    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println("--- Client is inactive ---");
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {

        // 判断接收到的包类型
        if (msg instanceof Packet) {
            Packet packet = (Packet) msg;

            switch (packet.getPacketType()) {
                case HEARTBEAT:
                    handleHeartbreat(ctx, packet);
                    break;

                case DATA:
                    handleData(ctx, packet);
                    break;

                default:
                    break;
            }
        }
    }

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            // 空闲6s之后触发 (心跳包丢失)
            if (counter >= 3) {
                // 连续丢失3个心跳包 (断开连接)
                ctx.channel().close().sync();
                System.out.println("已与Client断开连接");
            } else {
                counter++;
                System.out.println("丢失了第 " + counter + " 个心跳包");
            }
        }
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        System.out.println("连接出现异常");
    }

    /**
     * 处理心跳包
     *
     * @param ctx
     * @param packet
     */
    private void handleHeartbreat(ChannelHandlerContext ctx, Packet packet) {
        // 将心跳丢失计数器置为0
        counter = 0;
        System.out.println("收到心跳包");
        ReferenceCountUtil.release(packet);
    }

    /**
     * 处理数据包
     *
     * @param ctx
     * @param packet
     */
    private void handleData(ChannelHandlerContext ctx, Packet packet) {
        // 将心跳丢失计数器置为0
        counter = 0;
        String data = packet.getData();
        System.out.println(data);
        ReferenceCountUtil.release(packet);
    }
}

Server类

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        NioEventLoopGroup acceptorGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
            bootstrap
                    .group(acceptorGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            pipeline.addLast(new ProtobufVarint32FrameDecoder());
                            pipeline.addLast(new ProtobufDecoder(PacketProto.Packet.getDefaultInstance()));
                            pipeline.addLast(new IdleStateHandler(6, 0, 0));
                            pipeline.addLast(new ServerHeartbeatHandler());
                        }
                    });
            Channel ch = bootstrap.bind(20000).sync().channel();
            System.out.println("Server has started...");
            ch.closeFuture().sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            acceptorGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

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