如何实现android和服务器的长连接？

转载 这种功能实际上就是数据同步，同时要考虑手机本身、电量、网络流量等等限制因素，所以通常在移动端上有一下两个解决方案:

1.一种是定时去server查询数据，通常是使用HTTP协议来访问web服务器，称Polling（轮询）；

2.还有一种是移动端和服务器建立长连接，使用XMPP长连接，称Push（推送）。

从耗费的电量、流量和数据延迟性各方面来说，Push有明显的优势。但是使用Push的缺点是：

对于客户端：实现和维护相对成本高，在移动无线网络下维护长连接，相对有一些技术上的开发难度。

对于服务器：如何实现多核并发，cpu作业调度，数量庞大的长连接并发维护等技术，仍存在开发难点。

在讲述Push方案的原理前，我们先了解一下移动无线网络的特点。

移动无线网络的特点：

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

GGSN（Gateway GPRS

Support Node 网关GPRS支持结点）模块就实现了NAT功能。

因为大部分移动无线网络运营商都是为了减少网关的NAT映射表的负荷，所以如果发现链路中有一段时间没有数据通讯时，会删除其对应表，造成链路中断。（关于NAT的作用及其原理可以查看我的另一篇博文：关于使用UDP(TCP)跨局域网，NAT穿透的心得）

Push在Android平台上长连接的实现：

既然我们知道我们移动端要和Internet进行通信，必须通过运营商的网关，所以，为了不让NAT映射表失效，我们需要定时向Internet发送数据，因为只是为了不然NAT映射表失效，所以只需发送长度为0的数据即可。

这时候就要用到定时器，在android系统上，定时器通常有一下两种：

1.java.util.Timer

2.android.app.AlarmManager

分析：

Timer:可以按照计划或者时间周期来执行相关的任务。但是Timer需要用WakeLock来让CPU保持唤醒状态，才能保证任务的执行，这样子会消耗大量流量；当CPU处于休眠的时候，就不能唤醒执行任务，所以应用于移动端明显是不合适。

AlarmManager：AlarmManager类是属于android系统封装好来管理RTC模块的管理类。这里就涉及到RTC模块，要更好地了解两者的区别，就要明白两者真正的区别。

RTC（Real- Time Clock）实时闹钟在一个嵌入式系统中，通常采用RTC

来提供可靠的系统时间，包括时分秒和年月日等而且要求在系统处于关机状态下它也能够正常工作（通常采用后备电池供电），它的外围也不需要太多的辅助电路，典型的就是只需要一个高精度的32.768KHz

晶体和电阻电容等。（如果对这方面感兴趣，可以自己查阅相关资料，这里就说个大概）

好了，回来正题。所以，AlarmManager又称全局定时闹钟。这意味着，当我用使用AlarmManager来定时执行任务，CPU可以正常地休眠，只有在执行任务是，才唤醒CPU，这个过程是很短时间的。

下面简单来说明其使用：

1.类似于Timer功能：

//获得闹钟管理器

AlarmManager

am = (AlarmManager)getSystemService(ALARM_SERVICE)

//设置任务执行计划

am.setRepeating(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME, firstTime, 5*1000,

sender)//从firstTime才开始执行，每隔5秒再执行

2.实现全局定时功能：

//获得闹钟管理器

AlarmManager

am = (AlarmManager)getSystemService(ALARM_SERVICE)

//设置任务执行计划

am.setRepeating(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP, firstTime,

5*1000, sender)//从firstTime才开始执行，每隔5秒再执行

总结：在android客户端使用Push推送时，应该使用AlarmManager来实现心跳功能，使其真正实现长连接。

主要逻辑 ：

使用netty实现长连接，主要靠心跳来维持服务器端及客户端连接。

主要的实现逻辑如下：

服务器端 ：（HeartBeatRespHandler）

1， 服务器在网络空闲操作一定时间后，服务端失败心跳计数器加1。

2， 如果收到客户端的ping心跳包，则清零失败心跳计数器，如果连续n次未收到客户端的ping心跳包，则关闭链路，释放资源，等待客户端重连。

客户端 ：（HeartBeatReqHandler）

1， 客户端网络空闲在一定时间内没有进行写操作时，则发送一个ping心跳包。

2， 如果服务器端未在发送下一个心跳包之前回复pong心跳应答包，则失败心跳计数器加1。

3， 如果客户端连续发送n（此处根据具体业务进行定义）次ping心跳包，服务器端均未回复pong心跳应答包，则客户端断开连接，间隔一定时间进行重连操作，直至连接服务器成功。

客户端与服务端之间建立通信需要经过该三次握手：

客户端建立连接（发送syn报文）->服务端发送确认信息(发送syn+ack报文）->客户端接收确认信息。因此通过tcp建立了客户端与服务端的连接。

http通信通过tcp建立连接一般都是短连接，客户端与服务器之间建立了一次通信后就要断开连接，当再次需要进行通信的时候就要再次通过tcp建立连接.

通过tcp建立Http长连接，就解决了短连接的弊端，当建立了客户端和服务器端的连接后，就会保持这个连接，但是不会断开，后续通信可继续使用这个长连接。但是长连接会对服务器端造成非常大的压力，因为长连接不关闭的话会越来越多。解决这种风险可以设置最大长连接数，服务器端也可以关闭一些长时间无操作的连接。

短轮询是建立在http通信的基础上。当服务器端的数据在实时更新想要向客户端推送时，就会用到轮询这种方式。因为客户端只能主动向服务器端发送请求获取数据,但是要服务端主动发送数据给客户端，就可以在客户端不断的发送请求给服务器端，服务器端不管有没有数据都会返回数据。保持客户端不断发送请求的方法是设置一个定时器不断调用某个函数.

然而短轮询的缺点也显而易见，这样不断的请求数据就会造成服务器端的压力，并且如果设置超时过短就会获得脏数据.

长轮询是对短轮询的一种提升，当客户端不断地向服务器端请求数据的时候，若有数据则返回，没有数据返回的情况都要hold on ，直到timeout。这种解决办法一定程度上解决了服务器端的压力，但是如果进程过多，也会成为问题.

这是最近对浏览一些博客最基本的了解，以后如果有更深层次的了解将会继续修改。

---