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发布日期：2022-12-25 11:25:10 点击次数：
对于IM或实时消息推送技术来说，客户端的心跳算法几乎是必备品，尤其当前复杂的移动网络环境下，网络心跳保活算法的优劣更是决定了您的APP即时数据收发的实时性和用户体验，非常地关键。
本文将与大家一起探讨一种更加简单易行和实用的心跳算法，不一定适合所有人，但希望能需要的同行带来一些启发。
《一种端IM智能心跳算法的设计与实现探讨（含样例代码）》（本文）
因为运营商有一个NAT超时：因为IP v4的IP量有限，运营商分配给手机终端的IP是运营商内网的IP，手机要连接Internet，就需要通过运营商的网关做一个网络地址转换(Network Address Translation，NAT)。简单的说运营商的网关需要维护一个外网IP、端口到内网IP、端口的对应关系，以确保内网的手机可以跟Internet的服务器通讯，大部分移动无线网络运营商都在链路一段时间没有数据通讯时，会淘汰NAT表中的对应项，造成链路中断。
所以我们需要间隔一定的时间发送一个数据包来保证当前的TCP连接保持有效，这就是所谓的心跳包。更多详情请参见：《为什么说基于TCP的移动端IM仍然需要心跳保活？》。
智能心跳实际上就是动态的探测到最大的NAT超时时间，然后选定合适的心跳间隔区间去发送心跳包，同时在网络状况发生变化的时候能够动态的调整心跳间隔时间；如果心跳间隔不合适，例如心跳间隔过短，那么可能导致频繁的唤醒手机发送心跳包，增加耗电，心跳间隔过长，可能导致这条TCP连接已经无效但是无法及时的检测到，只能等待下一个心跳包发送的时候才能感知到，所以会导致消息接收延迟，所以探测到一个合适的心跳间隔是非常重要的，把耗电和消息接收及时性综合折中来取得一个最佳的体验。
微信开发团分享过微信版智能心跳算法的设计思路，有兴趣可以看看《移动端IM实践：实现版微信的智能心跳机制》、《微信团队原创分享：版微信后台保活实战分享(网络保活篇)》。IM电竞APP
探测心跳：程序采用不确定的时间间隔去发送心跳，目的是为了得到最大NAT超时时间
以270秒作为curHeart开始探测，minHeart为60秒，maxHeart为300秒，在我们公司的wifi或者数据网络环境下：270，285，292就能够达到稳定心跳，最终稳定心跳会比292小10秒。也就是282秒作为稳定心跳，这里面大概在14分钟之内alarm了三次，如果把maxHeart上调的话探测到稳定心跳的时间会变长，不过平均alarm次数会降低，因为心跳周期在不断变长。
当达到稳定心跳后，在稳定心跳成功发送20次后会再次尝试上调心跳，如果由于网络环境不稳定导致当前的心跳可能失败次数超过了5次IM电竞APP，那么就会下调心跳，总之做到一个原则，严格控制下调条件，能不下调就尽量不下调。
【1】更加省电：微信智能心跳是按照从最小还是逐渐递增的去探测的，所以在网络环境不好的条件下前期可能一直探测不上来，心跳周期一直维持在一个较小的范围，导致频繁的alarm，耗电，微信智能心跳探测过程：60秒短心跳，连续发3次后开始探测，90，120，150，180，210，240，270，这个过程中一共耗费24分钟，alarm了10次，在前14分钟之内alarm了8次，而二分法智能心跳前14分钟才唤醒3次。
【2】网络环境差的情况下不会频繁的唤醒：当网络环境很不好的情况下，心跳可能会经常失败，微信智能心跳由于是从下往上上调心跳，可能一直维持在一个间隔周期较小的心跳IM电竞APP，会频繁alarm，二分法是从上往下下调心跳，因此心跳周期是逐渐缩小，一开始不会频繁的alarm，比较省电。
【3】探测周期短：微信智能心跳是逐渐的通过累加探测步长来上调心跳，上调的趋势比较稳定，但是如果step设置的比较小，那么会导致上调缓慢，探测到稳定心跳所需要的时间比较长（24分钟）；二分法智能心跳的心跳调整波动比较大，成功了就上调一半，失败了就下调一半，所以探测到稳定心跳的时间会比较短（14分钟），但是其实这个都是相对的，如果NAT超时时间为2分钟，那么微信智能心跳一下子就能探测到了，而二分法智能心跳要调整好多次，反正是看NAT超时时间距离最初开始探测的curHeat比较接近，所以curHeart可以通过大数据搜集分析IM电竞APP，针对各个地区给出不同的curHeart。
【4】探测期间不够稳定：微信智能心跳的探测过程很稳定，基本不会导致心跳失败，因为它是从最小的开始探测；二分法智能心跳就不一样了，以为curHeart的调整波动比较大，一开始探测一下子上调或者下调一半很容易就超出NAT超时时间，在探测前期会有比较频繁的失败心跳；当然，这个也是相对的，最终都要取决与curHeart的初始值，minHeart，maxHeart，如果这些值设置的合适，那么二分法智能心跳将会很快的探测到稳定心跳。
也就是系统里alarm的对齐唤醒问题。国内的手机厂商例如华为，魅族，小米都是自定制的android系统，对于AlarmManager都有对齐唤醒策略，因此会导致心跳alarm的时间不准确，例如设置了270秒alarm一次，但是在这些手机上可能要推迟到300秒才能唤醒，那么问题来了，如果NAT超时时间是2分钟，而这些手机的alarm最小间隔是5分钟，那就坑了，永远无法探测到最佳心跳，你设置120秒的alarm，手机系统也给你延迟到5分钟才执行alarm，不过这种情况只有在手机休眠的时候才会对齐唤醒，在手机不休眠的时候，我侧过，alarm计时还是准确的。
