自己开发即时通讯有这么难吗？教你自己创建一个Andriod版本的sIMple im(带源代码)

来源：即时通讯网 2020-06-28 22:02:57

1.写在前面

我一直想写一篇关于分享的文章，但是我太忙了，没有时间。今天，我终于离开了公司。我计划在再次找工作之前好好休息几天。我决定冷静下来，有空的时候写一篇文章。毕竟，我从我的前任那里学到了很多。

在工作了五年半之后，在过去的三四年里，我一直在做与社会相关的项目，包括直播、即时通讯、视频分享、社区论坛和其他产品。我知道即时通讯技术在项目中的重要性，并借此机会总结开源共享的精神，所以我写了这篇文章。

*重要提示:本文不是一篇即时通讯理论文章，但文章的内容都是由实战代码组织的。如果你对即时通讯(即时通讯)技术理论知之甚少，建议你仔细阅读它:“初学者足够了:从头开始开发移动即时通讯”。这个网站上的其他文章，“拿起键盘是干的:用我的双手开发一个分布式即时消息系统”，“适合初学者:从头开始开发一个即时消息服务器(基于Netty，带有完整的源代码)”和“适合初学者:教你用Go(带有源代码)构建一个高性能和可扩展的即时消息系统”，也值得一读。

本文的实际内容将涉及以下即时通讯技术内容:

1)Protobuf序列化；

2)TCP拆包和粘贴；

3)长连接握手认证；

4)心跳机制；

5)重连机制；

6)消息重传机制；

7)读写超时机制；

8)离线消息；

9)线程池。

不想阅读本文的学生可以直接从Github下载本文的源代码:

1)原地址:https://github.com/FreddyChen/NettyChat

2)备用地址:https://github。com/52im/nettychat

接下来，让我们言归正传。

2.本文的阅读对象

这篇文章适合没有开发经验的白人小开发者。它将教你如何从头开始开发一个典型的基于Netty+TCP+Protobuf的即时通讯(即时消息)系统。它非常适合从头开始的安卓开发者。

本文不适合没有编程的潜在开发人员，因为即时通讯(IM)系统属于特定的业务领域，如果您几乎不能编写一般的逻辑代码，不建议您阅读本文。这篇文章显然不是编程语言的入门教程。

此外，本网站上另一篇类似的文章“拉起键盘是干的:一个徒手的分布式即时通讯系统”也值得一读。

3.关于作者

自己开发即时通讯有这么难吗？教你自己创建一个简单的即时消息版本的Andriod(源代码)_WX20190721-165501@2x.jpg)

这篇文章的原始内容最初由FreddyChen共享。作者现在从事安卓程序开发。他的技术博客地址是https://金爵。im/user/5bd 7 aff be 51d 4547 f 763 Fe 72

4.为什么要使用传输控制协议？

在这里，我们需要简单地解释一下TCP/UDP的区别，并简单地总结一下。

优势:

1)TCP:其优点是稳定可靠。在数据传输之前，会有一个三次握手来建立连接。数据传输时，将有确认、窗口、重传和拥塞控制机制。数据传输后，连接将被断开，以节省系统资源。

2)UDP:它的优点是比TCP更快、更安全。UDP是一种无状态传输协议，没有TCP所拥有的各种机制，因此它可以非常快速地传输数据。如果没有TCP的这些机制，被攻击使用的机制会更少，但是无法避免被攻击。

缺点:

1)TCP:它的缺点是速度慢、效率低、系统资源高、易受攻击。TCP需要在传输数据之前建立连接，这将消耗时间。此外，当传输数据时，确认机制、重传机制和拥塞机制将消耗大量时间，并且所有传输连接都应该在每个设备上维护。

2)UDP:缺点是不可靠和不稳定，因为没有TCP机制。UDP传输数据时，如果网络质量不好，很容易丢失数据包，导致数据丢失。

适用场景:

1)TCP:当对网络通信质量有要求时，如HTTP、HTTPS、FTP等文件传输协议，POP、SMTP等邮件传输协议。

2)UDP:当网络通信质量不高时，要求网络通信速度快。

至于WebSocket，稍后可能会写一篇特别的文章来介绍它。总而言之，我们决定采用TCP协议。

有关TCP和UDP的比较和选择的详细文章，请参见:

简单介绍了TCP和UDP的区别

为什么QQ使用UDP而不是TCP？》

"移动即时通讯协议选择:UDP还是TCP？》

网络编程中的懒人介绍(4):快速理解TCP和UDP的区别

网络编程中的懒人入门(5):快速理解为什么UDP有时优于TCP

安卓程序员必须知道的网络通信传输层协议——UDP和TCP

或者，如果您对TCP和UDP协议知之甚少，您可以阅读本文:

TCP/IP的详细说明-第11章UDP:用户数据报协议

TCP/IP的详细说明-第17章TCP:传输控制协议

TCP/IP的详细说明-第18章TCP连接的建立和终止

TCP/IP的详细说明-第21章TCP的超时和重传

脑残网络编程导论(1):学习TCP三次握手和四波动画

技术过去:TCP/IP协议改变世界(珍贵的多画面，手机注意)

易于理解——对TCP协议的深刻理解(一):理论基础

网络编程中的懒人介绍(3):快速理解TCP协议就足够了

更高层次:优秀安卓程序员必须了解的网络基础。

5.为什么使用原蟾？

有三种常见的和可选的应用网络传输协议，即json/xml/protobuf，它们是旧的规则。让我们先分别看看这三种格式的优缺点。

附言:如果您不知道什么是protobuf，建议您详细阅读:Protobuf通信协议详细说明:代码演示、详细原理介绍等。

优势:

1)json:它的优点是比xml格式小，传输效率比XML高得多，可读性也不错。

2)xml:它的优点是可读性强，解析方便。

3)protobuf:优点是传输效率快(据说当数据量大时，传输效率比xml和json快10-20倍)。序列化后，体积比Json和XML小，并且支持跨平台多语言。消息格式升级和兼容性还不错，序列化和反序列化速度非常快。

缺点:

1)json:缺点是传输效率不是特别高(比xml快，但比protobuf慢得多)。

2)xml:缺点是低效率和过度的资源消耗。

3)原虫:缺点是使用不方便。

在需要大量数据传输的场景中，如果数据量很大，protobuf可以明显减少数据量和网络IO，从而减少网络传输所消耗的时间。考虑到作为一种社交产品，消息数据量将非常大，为了节省流量，protobuf是一个不错的选择。

有关即时消息相关协议格式选择的更多文章，请进一步阅读:

如何选择即时通讯应用的数据传输格式

强烈建议使用Protobuf作为您的即时通讯应用程序数据传输格式

综合评估:Protobuf的性能比JSON快五倍吗？》

移动即时通信发展中面临的技术问题(包括通信协议选择)

简要描述移动即时消息开发的难点:架构设计、通信协议和客户端

理论与实践相结合:典型即时通信协议的详细设计

分享技术实践，如58户实时信息系统的协议设计

详细解释如何在节点中使用谷歌的原型

技术素养:新一代基于UDP的低延迟网络传输层协议

“金蝶手写团队分享:仍在使用JSON？Protobuf使数据传输更经济、更快(原理)

“金蝶手写团队分享:仍在使用JSON？Protobuf使数据传输越来越快(实战)

> >更多类似的文章...

6.为什么使用Netty？

首先，让我们看看什么是内蒂。网络上的介绍:Netty是一个基于JBOSS提供的Java NIO的开源框架。Netty提供异步无阻塞、事件驱动、高性能、高可靠性和高度可定制的网络应用程序和工具，可用于开发服务器和客户端。

附言:如果你不知道经典的信息作战、网络作战或网络作战框架，请阅读以下文章:

历史上最强大的Java NIO简介:如果你担心开始和放弃，请阅读这篇文章！》

“放开我！让您在一分钟内了解Java NIO和经典IO之间的区别

初学者:网络的学习方法和高级策略——一个Java高性能NIO框架

NIO框架的详细说明:Netty的高性能

为什么不使用Java生物？

1)一个连接一个线程:由于线程数量有限，消耗大量资源，最终无法满足高并发连接的需求。

2)低性能:频繁的上下文切换导致CUP的利用率低。

3)可靠性差:由于所有的IO操作都是同步的，即使对于业务线程，业务线程的IO操作也可能被阻塞，这将导致系统过于依赖网络的实时性和外部组件的处理能力，从而大大降低了可靠性。

为什么不使用Java NIO呢？

1)NIO的类库和API相当复杂。要使用它进行开发，您需要掌握选择器、字节缓冲、服务器套接字通道、套接字通道等。

2)需要许多额外的编程技巧来帮助NIO的使用。例如，因为NIO涉及反应器线程模型，所以有必要熟悉多线程和网络编程来编写高质量的NIO程序。

3)要具有高可靠性，工作量和难度都很大，因为服务器需要面对频繁的客户端访问和断开、网络闪烁、半包读写、故障缓存和网络阻塞等问题，这些问题会严重影响我们的可靠性，用本机NIO解决起来相当困难。

4)JDK NIO BUG - epoll空轮询中的著名错误，当select返回0时，将导致选择器的空轮询，并导致100%的CUP。这位官员说，这个问题在JDK1.6之后已经解决了，但实际上，发生的可能性降低了，而且没有从根本上解决。

为什么使用Netty？

1)应用编程接口简单易用，开发门槛低；

2)功能强大，预置多种编解码功能，支持多种主流协议；

3)定制能力强，可以通过ChannelHandler灵活扩展通信框架；

4)高性能。与许多NIO主流框架相比，Netty具有最高的综合性能；

5)稳定性高，解决了BUGJDK NIO；

6)经历了大规模商业应用的测试，质量和可靠性得到了很好的验证。

为什么不使用第三方软件开发工具包，如融云、环欣和腾讯TIM？

这是一个意见问题。有时，这是因为公司的技术选择，因为使用第三方SDK意味着消息数据需要存储在第三方服务器上。此外，可伸缩性和灵活性肯定不如我们自己开发的那些。还有一个小问题，那就是充电。例如，融云的免费版只支持100个注册用户，超过100个就要收费，群聊支持者的数量有限，等等...

自己开发即时通讯有这么难吗？手工1.jpg教你一个简单的安卓版本的即时消息(带源代码)。

▲以上截图内容来自云即时通讯官方网站

Mina实际上与Netty非常相似，大多数API都是相同的，因为它们是由同一作者开发的。然而，我觉得米娜没有妮蒂成熟。在使用Netty的过程中，如果出现问题，很容易找到解决方案，因此Netty是一个不错的选择。

注意:关于MINA和Netty框架之间的关系和比较，请参见下面的文章了解详细信息:

关于“为什么选择Netty”的11个问题和答案

关于开源NIO框架的流言蜚语——首先是MINA还是Netty？》

选择内蒂还是米娜:深入研究与比较(一)

选择内蒂还是米娜:深入研究和比较(2)

好吧，我们废话少说，开始吧。

7.准备工作

首先，我们创建一个新项目，然后在项目中创建一个安卓库。模块名称暂时为im_lib，如图所示:

自己开发即时通讯有这么难吗？为Andriod教你一个sIMple im(带源代码)_7-1.jpg。

然后，在分析了我们的消息结构之后，每条消息应该有一个消息唯一的id、发送者id、接收者id、消息类型、发送时间等等。经过分析，一般的消息类型分类如下:

MsgId:消息Id

发件人Id:发件人id

ToId:收件人Id

MsgType:消息类型

MsgContentType:消息内容类型

Timestamp:消息时间戳

状态报告:状态报告

扩展:扩展字段

根据以上所述，我编制了一张思维导图供你参考:

自己开发即时通讯有这么难吗？为Andriod教你一个sIMple im(带源代码)_7-2.jpg。

上面的图片比原始图片大。如果你看不清楚，请下载一张清晰的大图:

信息结构——思维导图[清晰的大图]。zip (314.71 KB，下载次数:175)

这是最基本的部分。当然，您可以根据自己的需要定制适合自己的消息结构。

我们根据用户定义的消息类型编写原型文件:

01020304050607080910111213141516171819 syntax = " proto 3 "；//指定原型版本选项。原蟾蜍"；//指定包名选项。//指定生成的类名消息消息{ Head Head = 1；//消息头字符串正文= 2；//消息正文}消息头{字符串MsGid = 1；//消息id int 32 MSgType = 2；//消息类型int 32 MsgContentType = 3；//消息内容类型字符串FromId = 4；//消息发送者id字符串ToID = 5；//消息接收方id int 64timestamp = 6；//消息时间戳int 32 StatusReport = 7；//状态报告字符串extend = 8；//扩展字段，json}以键/值形式存储}

然后执行命令(我使用的mac和windows命令应该类似):

自己开发即时通讯有这么难吗？教你自己创建一个Andriod版本的sIMple im(带源代码)_ 7-3.jpg。

然后，我们将看到一个java类将在与原型文件相同的目录中生成，这就是我们需要使用的:

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我们打开扫描:

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有很多事情，所以不要担心它们。这是谷歌为我们生成的protobuf类。直接用吧。如何使用它？

只需直接使用这个类文件，并将其复制到我们开始指定的项目包的路径中:

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添加依赖项后，您可以看到MessageProtobuf类文件没有报告错误。顺便介绍一下内蒂的罐子包和法斯特森的:

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建议使用最终版的jar包。如果您以后熟悉它，可以使用简化的jar包。

至此，准备工作结束了。现在，让我们编写java代码来实现即时通讯的功能。

8.代码封装

为什么你需要封装？直截了当地说，这是为了解耦，并且在不改变调用位置的情况下，将来切换到不同的框架实现是很方便的。

以栗子为例，早期流行的安卓图片加载框架是通用图像加载器。后来，由于某些原因，原作者停止了项目的维护。目前，流行的图片加载框架是毕加索或格莱德，因为有很多地方可以调用图片加载功能。如果在早期使用通用图像加载器时没有进行一些封装，那么现在就必须切换到Glide，而且变化会非常非常大，可能会有遗漏，风险非常高。

那么，解决方案是什么？

非常简单，我们可以使用工厂设计模式进行一些包装。有三种工厂模式:工厂方法模式、抽象工厂模式和工厂方法模式。在这里，我使用工厂方法模式进行包装。具体差异请参考“我对三种设计模式的理解:简单工厂、工厂方法和抽象工厂”。

让我们分析一下，ims(即时消息服务，以下简称ims)应该具有初始化、建立连接、重新连接、关闭连接、释放资源、判断长连接是否关闭、发送消息等功能。

基于以上分析，我们可以抽象出一个接口:

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OnEventListener是一个与应用层交互的侦听器:

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IMConnectStatusCallback是im的连接状态回调侦听器:

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然后编写一个Netty tcp实现类:

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接下来，编写一个工厂方法:

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封装部分到此结束。接下来，它实现了。

9.初始化

我们首先实现init (vector server urllist，onevent侦听器，imsconnectstatuscallback回调)方法，初始化一些参数，并建立第一个连接。

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MsgDispatcher是消息转发器，负责将收到的消息转发到应用层:

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ExecutorServiceFactory是一个线程池工厂，负责调度重新连接和心跳线程:

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10.连接和重新连接

resetConnect()方法用作连接的起点，第一个连接和重新连接逻辑都在resetConnect()方法中进行逻辑处理。

让我们看一眼:

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可以看出，当第一次连接时，即当连接失败一个周期后重新连接时，线程将休眠一段时间，因为此时网络条件可能不是很好。然后，判断ims是否关闭或者是否正在进行重新连接操作。由于重新连接操作是由子线程执行的，因此需要一些并发处理来避免重复的重新连接。

重新连接任务开始后，分四个步骤执行:

1)更改重新连接状态标识；

2)向应用层回调连接状态；

3)关闭先前打开的连接通道；；

4)使用线程池执行新的重新连接任务。

ResetConnectRunnable是一个重新连接任务，核心重新连接逻辑放在这里执行:

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ToServer()是服务器实际连接的位置:

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InitBootstrap()用于初始化Netty引导:

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注意:将NioEventLoopGroup的线程数设置为4可以满足QPS超过一百万的情况。如果应用程序需要承受数千万的流量，它需要额外调整线程的数量。(请参考:“netty的实际百万流量NioEventLoopGroup线程数配置”)

接下来，让我们看一下TCPChannelInitializerHanlder:

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其中，protobufEncoder和ProtobufDecoder增加了对Protobuf的支持，LoginAuthRespHandler是接收服务器握手认证消息响应的处理程序，HeartbeatRespHandler是接收服务器心跳消息响应的处理程序，TCPReadHandler是从服务器接收其他消息后的处理程序。让我们别管它。我们将重点分析纵向字段预处理器和纵向字段基帧解码器，这需要扩展到解包和绑定TCP。

11.解包和粘贴TCP

什么是TCP解包？为什么要进行TCP解包？

简而言之，我们都知道，TCP以“流”的形式传输数据，为了提高TCP的性能，发送方会将待发送的数据刷入缓冲区，等待缓冲区满，然后将缓冲区中的数据发送给接收方。类似地，接收器也将具有接收数据的缓冲机制。解包意味着当套接字读取时，它不会读取一个完整的数据包，而只会读取其中的一部分。

什么是TCP粘性数据包？为什么会出现TCP粘性数据包？

同上，粘贴包是指在读取套接字时，读取实际意义上的两个或多个数据包的内容，并同时将它们作为一个数据包进行处理。

引用一张图片来解释三种情况:拆包、粘贴和正常状态:

自己开发即时通讯有这么难吗？为Andriod教你一个简单的im(带源代码)_11-1.jpg。

了解TCP拆包/卡的原因，如何解决？

一般来说，有四种解决方案:

1)消息固定长度；

2)使用回车换行作为消息结束标志；

3)特殊分隔符用作消息结束标志，如\ t \ n等。，而回车换行实际上是一种特殊的分隔符；

4)消息分为消息头和消息体，消息的总长度由消息头中的字段标识。

Netty为上述四种场景封装了以下四个相应的解码器:

1)固定长度的帧解码器，固定长度的消息解码器；

2)LineBasedFrameDecoder，回车换行符消息解码器；

3)DELimITERBASEDFRAMEDCODER，特殊分隔符消息解码器；

4)长度字段基本帧解码器，一个自定义长度的消息解码器。

我们使用的是LengthFieldBasedframeCoder自定义长度消息解码器，它与LengthFieldRepeater编码器一起使用。对于参数配置，建议参考文章“netty -最常见的TCP粘性包解决方案:纵向字段基础帧编码器和纵向字段中继器”，并详细解释。

我们的配置是消息头的长度是2字节，所以消息包的最大长度需要小于65536字节。netty将消息内容的长度存储在消息头字段中，接收者可以根据消息头字段获得该消息的总长度。当然，netty提供的LengthFieldBasedFrameDecoder已经打包了处理逻辑。我们只需要配置长度字段偏移量、长度字段长度、长度调整、初始化标签条，就可以解决TCP的解包和粘贴问题。与本机nio相比，这是netty的便利之处，本机nio需要自己处理解包/粘贴问题。

12.长连接握手认证

然后，让我们来看看LoginAuthHandler和HeartbeatRespHandler。

当客户机和服务器之间的连接成功建立时，客户机主动向服务器发送一个登录验证消息，引入与当前用户相关的参数，如令牌。服务器收到此消息后，会向数据库查询用户信息。如果是合法有效的用户，它会向客户端返回登录成功消息；否则，它会向客户端返回登录失败消息。这里，它是接收到服务器返回的登录状态后的处理程序。

例如:

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可以看出，在收到服务器握手消息响应后，状态将从扩展字段中取出。如果状态=1，则表示握手成功。此时，将首先向服务器发送心跳消息，然后使用Netty的IdleStateHandler读写超时机制定期向服务器发送心跳消息，以维持长连接并检测长连接是否仍然存在。

当客户端收到服务器成功登录的消息时，它会主动向服务器发送心跳消息。心跳消息可以是一个空包，包越小越好。服务器从客户端接收到心跳数据包后，会将其原样返回给客户端。这里，它是接收服务器返回的心跳消息响应的处理程序。

例如:

自己开发即时通讯有这么难吗？为Andriod教你一个sIMple im(带源代码)_12-2.jpg。

这相对简单。当您收到心跳消息响应时，您不需要处理任务，因此可以直接打印出来供我们分析。

13、心跳机制和读写超时机制

心跳包定期发送，也可以自己定义一个周期，比如“移动即时通讯练习:在安卓版实现微信智能心跳机制”。为简单起见，这里规定当它应用于前台时，心跳包将在8秒内发送，当它被切换到后台时，它将在30秒内发送一次，这可以根据您的实际情况进行修改。心跳数据包用于维护长连接，并检测长连接是否断开。

附注:关于心跳保持活力的更多文章，请参阅:

"安卓端消息推送概述:实现原理、心跳保持、遇到的问题等."

“为什么基于TCP的移动即时消息仍然需要心跳保持机制？》

“微信团队原创分享:安卓版微信背景保活战斗分享(网络保活文章)”

“移动即时通讯实践:WhatsApp、Line和微信心跳策略分析”

然后，我们使用Netty的读写超时机制来实现心跳消息管理处理程序:

自己开发即时通讯有这么难吗？为Andriod教你一个简单的im(带源代码)_13-1.jpg。

可以看出，读超时/写超时/读和写超时可以通过回调userEventTriggered()方法来判断，下面的代码将被粘贴。

首先，我们可以在READER_IDLE事件中检测到在指定时间内是否没有收到服务器心跳数据包响应，如果是，它将触发重新连接操作。在WRITER_IDEL事件中，可以检测客户端是否在指定时间内没有向服务器发送心跳数据包，如果是，它将主动发送心跳数据包。发送心跳数据包是在子线程中执行的，因此我们可以使用以前编写的工作线程池来进行线程管理。

AddHeartbeatHandler()代码如下:

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从图中可以看出，在IdleStateHandler中配置的读取超时是心跳间隔的3倍，也就是说，当3次心跳没有响应时，长连接被视为断开，并触发重新连接操作。写超时是心跳间隔的长度，这意味着每个心跳间隔都会发送一个心跳数据包。没有使用读写超时，因此它被配置为0。

onconnectstatuscallback(int connectstatus)是一个连接状态回调，以及一些常见的逻辑处理:

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连接成功后，立即发送一条握手消息，再次梳理一下整体流程：

1）客户端根据服务端返回的host及port，进行第一次连接；

2）连接成功后，客户端向服务端发送一条握手认证消息(1001)；

3）服务端在收到客户端的握手认证消息后，从扩展字段里取出用户token，到本地数据库校验合法性；

4）校验完成后，服务端把校验结果通过1001消息返回给客户端，也就是握手消息响应；

5）客户端收到服务端的握手消息响应后，从扩展字段取出校验结果。若校验成功，客户端向服务端发送一条心跳消息(1002)，然后进入心跳发送周期，定期间隔向服务端发送心跳消息，维持长连接以及实时检测链路可用性，若发现链路不可用，等待一段时间触发重连操作，重连成功后，重新开始握手/心跳的逻辑。

看看TCPReadHandler收到消息是怎么处理的：

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可以看到，在channelInactive()及exceptionCaught()方法都触发了重连，channelInactive()方法在当链路断开时会调用，exceptionCaught()方法在当出现异常时会触发，另外，还有诸如channelUnregistered()、channelReadComplete()等方法可以重写，在这里就不贴了，相信聪明的你一眼就能看出方法的作用。

我们仔细看一下channelRead()方法的逻辑，在if判断里，先判断消息类型，如果是服务端返回的消息发送状态报告类型，则判断消息是否发送成功，如果发送成功，从超时管理器中移除，这个超时管理器是干嘛的呢？

下面讲到消息重发机制的时候会详细地讲。在else里，收到其他消息后，会立马给服务端返回一个消息接收状态报告，告诉服务端，这条消息我已经收到了，这个动作，对于后续需要做的离线消息会有作用。如果不需要支持离线消息功能，这一步可以省略。最后，调用消息转发器，把接收到的消息转发到应用层即可。

代码写了这么多，我们先来看看运行后的效果，先贴上缺失的消息发送代码及ims关闭代码以及一些默认配置项的代码。

发送消息：

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关闭ims：

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ims默认配置：

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还有，应用层实现的ims client启动器：

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由于代码有点多，不太方便全部贴上，如果有兴趣可以下载本文的完整demo进行体验。

额，对了，还有一个简易的服务端代码，如下：

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14、运行调试

我们先来看看连接及重连部分（由于录制gif比较麻烦，体积较大，所以我先把重连间隔调小成3秒，方便看效果）。

启动服务端：

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启动客户端：

自已开发IM有那么难吗？手把手教你自撸一个Andriod版简易IM (有源码)_14-2.gif

可以看到，正常的情况下已经连接成功了，接下来，我们来试一下异常情况。

比如服务端没启动，看看客户端的重连情况：

这次我们先启动的是客户端，可以看到连接失败后一直在进行重连，由于录制gif比较麻烦，在第三次连接失败后，我启动了服务端，这个时候客户端就会重连成功。

然后，我们再来调试一下握手认证消息即心跳消息：

可以看到，长连接建立成功后，客户端会给服务端发送一条握手认证消息(1001)，服务端收到握手认证消息会，给客户端返回了一条握手认证状态消息，客户端收到握手认证状态消息后，即启动心跳机制。gif不太好演示，下载demo就可以直观地看到。

接下来，在讲完消息重发机制及离线消息后，我会在应用层做一些简单的封装，以及在模拟器上运行，这样就可以很直观地看到运行效果。

15、消息重发机制

消息重发，顾名思义，即使对发送失败的消息进行重发。考虑到网络环境的不稳定性、多变性（比如从进入电梯、进入地铁、移动网络切换到wifi等），在消息发送的时候，发送失败的概率其实不小，这时消息重发机制就很有必要了。

有关即时通讯（IM）应用中的消息送达保证机制，可以详细阅读以下文章：

《IM消息送达保证机制实现(一)：保证在线实时消息的可靠投递》

《IM群聊消息如此复杂，如何保证不丢不重？》

《完全自已开发的IM该如何设计“失败重试”机制？》

我们先来看看实现的代码逻辑。

MsgTimeoutTimer：

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MsgTimeoutTimerManager：

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然后，我们看看收消息的TCPReadHandler的改造：

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最后，看看发送消息的改造：

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说一下逻辑吧：发送消息时，除了心跳消息、握手消息、状态报告消息外，消息都加入消息发送超时管理器，立马开启一个定时器，比如每隔5秒执行一次，共执行3次，在这个周期内，如果消息没有发送成功，会进行3次重发，达到3次重发后如果还是没有发送成功，那就放弃重发，移除该消息，同时通过消息转发器通知应用层，由应用层决定是否再次重发。如果消息发送成功，服务端会返回一个消息发送状态报告，客户端收到该状态报告后，从消息发送超时管理器移除该消息，同时停止该消息对应的定时器即可。

另外，在用户握手认证成功时，应该检查消息发送超时管理器里是否有发送超时的消息，如果有，则全部重发：

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16、离线消息

由于离线消息机制，需要服务端数据库及缓存上的配合，代码就不贴了，太多太多。

我简单说一下实现思路吧：客户端A发送消息到客户端B，消息会先到服务端，由服务端进行中转。

这个时候，客户端B存在两种情况：

1）长连接正常，就是客户端网络环境良好，手机有电，应用处在打开的情况；

2）废话，那肯定就是长连接不正常咯。这种情况有很多种原因，比如wifi不可用、用户进入了地铁或电梯等网络不好的场所、应用没打开或已退出登录等，总的来说，就是没有办法正常接收消息。

如果是长连接正常，那没什么可说的，服务端直接转发即可。

如果长连接不正常，需要这样处理：

服务端接收到客户端A发送给客户端B的消息后，先给客户端A回复一条状态报告，告诉客户端A，我已经收到消息，这个时候，客户端A就不用管了，消息只要到达服务端即可。然后，服务端先尝试把消息转发到客户端B，如果这个时候客户端B收到服务端转发过来的消息，需要立马给服务端回一条状态报告，告诉服务端，我已经收到消息，服务端在收到客户端B返回的消息接收状态报告后，即认为此消息已经正常发送，不需要再存库。

如果客户端B不在线，服务端在做转发的时候，并没有收到客户端B返回的消息接收状态报告，那么，这条消息就应该存到数据库，直到客户端B上线后，也就是长连接建立成功后，客户端B主动向服务端发送一条离线消息询问，服务端在收到离线消息询问后，到数据库或缓存去查客户端B的所有离线消息，并分批次返回，客户端B在收到服务端的离线消息返回后，取出消息id（若有多条就取id集合），通过离线消息应答把消息id返回到服务端，服务端收到后，根据消息id从数据库把对应的消息删除即可。

以上是单聊离线消息处理的情况，群聊有点不同，群聊的话，是需要服务端确认群组内所有用户都收到此消息后，才能从数据库删除消息，就说这么多，如果需要细节的话，可以私信我。

更多有关离线消息处理思路的文章，可以详细阅读：

《IM消息送达保证机制实现(二)：保证离线消息的可靠投递》

《IM群聊消息如此复杂，如何保证不丢不重？》

《浅谈移动端IM的多点登陆和消息漫游原理》

不知不觉，NettyTcpClient中定义了很多变量，为了防止大家不明白变量的定义，还是贴上代码吧：

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17、应用层封装

这个就见仁见智啦，每个人代码风格不同，我把自己简单封装的代码贴上来吧。

MessageProcessor消息处理器：

IMSEventListener与ims交互的listener：

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MessageBuilder消息转换器：

001002003004005006007008009010011012013014015016017018019020021022023024025026027028029030031032033034035036037038039040041042043044045046047048049050051052053054055056057058059060061062063064065066067068069070071072073074075076077078079080081082083084085086087088089090091092093094095096097098099100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146package com.freddy.chat.im; import com.freddy.chat.bean.AppMessage;import com.freddy.chat.bean.BaseMessage;import com.freddy.chat.bean.ContentMessage;import com.freddy.chat.bean.Head;import com.freddy.chat.utils.StringUtil;import com.freddy.im.protobuf.MessageProtobuf; /** * @ProjectName: BoChat * @ class name:MessageBuilder.java * @ PACkageName:com . bochat . app . message * * @描述:消息转换 * * @author: FreddyChen * @date: 2019/02/07 17:26 * @ email:[URL = mailto:chenshichao @ outlook . com]chenshichao @ outlook . com[/URL] */public class MessageBuilder { /** * 根据聊天消息，生成一条可以能够传输通讯的消息 * * @param msgId * @param type * @param subType * @param fromId * @param toId * @param extend * @param content * @return */ public static AppMessage buildAppMessage(String msgId, int type, int subType, String fromId, String toId, String extend, String content) { AppMessage message = new AppMessage(); Head head = new Head(); head.setMsgId(msgId); head.setMsgType(type); head.setMsgContentType(subType); head.setFromId(fromId); head.setToId(toId); head.setExtend(extend); message.setHead(head); message.setBody(content); return message; } /** * 根据聊天消息，生成一条可以能够传输通讯的消息 * * @param msg * @return */ public static AppMessage buildAppMessage(ContentMessage msg) { AppMessage message = new AppMessage(); Head head = new Head(); head.setMsgId(msg.getMsgId()); head.setMsgType(msg.getMsgType()); head.setMsgContentType(msg.getMsgContentType()); head.setFromId(msg.getFromId()); head.setToId(msg.getToId()); head.setTimestamp(msg.getTimestamp()); head.setExtend(msg.getExtend()); message.setHead(head); message.setBody(msg.getContent()); return message; } /** * 根据聊天消息，生成一条可以能够传输通讯的消息 * * @param msg * @return */ public static AppMessage buildAppMessage(BaseMessage msg) { AppMessage message = new AppMessage(); Head head = new Head(); head.setMsgId(msg.getMsgId()); head.setMsgType(msg.getMsgType()); head.setMsgContentType(msg.getMsgContentType()); head.setFromId(msg.getFromId()); head.setToId(msg.getToId()); head.setExtend(msg.getExtend()); head.setTimestamp(msg.getTimestamp()); message.setHead(head); message.setBody(msg.getContent()); return message; } /** * 根据业务消息对象获取protoBuf消息对应的builder * * @param message * @return */ public static MessageProtobuf.Msg.Builder getProtoBufMessageBuilderByAppMessage(AppMessage message) { MessageProtobuf.Msg.Builder builder = MessageProtobuf.Msg.newBuilder(); MessageProtobuf.Head.Builder headBuilder = MessageProtobuf.Head.newBuilder(); headBuilder.setMsgType(message.getHead().getMsgType()); headBuilder.setStatusReport(message.getHead().getStatusReport()); headBuilder.setMsgContentType(message.getHead().getMsgContentType()); if (!StringUtil.isEmpty(message.getHead().getMsgId())) headBuilder.setMsgId(message.getHead().getMsgId()); if (!StringUtil.isEmpty(message.getHead().getFromId())) headBuilder.setFromId(message.getHead().getFromId()); if (!StringUtil.isEmpty(message.getHead().getToId())) headBuilder.setToId(message.getHead().getToId()); if (message.getHead().getTimestamp() != 0) headBuilder.setTimestamp(message.getHead().getTimestamp()); if (!StringUtil.isEmpty(message.getHead().getExtend())) headBuilder.setExtend(message.getHead().getExtend()); if (!StringUtil.isEmpty(message.getBody())) builder.setBody(message.getBody()); builder.setHead(headBuilder); return builder; } /** * 通过protobuf消息对象获取业务消息对象 * * @param protobufMessage * @return */ public static AppMessage getMessageByProtobuf( MessageProtobuf.Msg protobufMessage) { AppMessage message = new AppMessage(); Head head = new Head(); MessageProtobuf.Head protoHead = protobufMessage.getHead(); head.setMsgType(protoHead.getMsgType()); head.setStatusReport(protoHead.getStatusReport()); head.setMsgContentType(protoHead.getMsgContentType()); head.setMsgId(protoHead.getMsgId()); head.setFromId(protoHead.getFromId()); head.setToId(protoHead.getToId()); head.setTimestamp(protoHead.getTimestamp()); head.setExtend(protoHead.getExtend()); message.setHead(head); message.setBody(protobufMessage.getBody()); return message; }}

AbstractMessageHandler抽象的消息处理handler，每个消息类型对应不同的messageHandler：

010203040506070809101112131415161718192021222324package com.freddy.chat.im.handler; import com.freddy.chat.bean.AppMessage; /** * @ProjectName: NettyChat * @ class name:AbstractMessageHandler.java * @ PackageName:com . freddy . chat .im。处理者 * * @描述:抽象消息处理程序 * * @author: FreddyChen * @date: 2019/04/10 03:41 * @ email:[URL = mailto:chenshichao @ outlook . com]chenshichao @ outlook . com[/URL] */public abstract class AbstractMessageHandler implements IMessageHandler { @Override public void execute(AppMessage message) { action(message); } protected abstract void action(AppMessage message);}

SingleChatMessageHandler单聊消息处理handler：

010203040506070809101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142package com.freddy.chat.im.handler; import android.util.Log; import com.freddy.chat.bean.AppMessage;import com.freddy.chat.bean.SingleMessage;import com.freddy.chat.event.CEventCenter;import com.freddy.chat.event.Events; /** * @ProjectName: NettyChat * @ class name:SingleChatMessageHandler.java * @ PackageName:com . freddy . chat .im。处理者 * * @描述:类描述 * * @author: FreddyChen * @date: 2019/04/10 03:43 * @ email:[URL = mailto:chenshichao @ outlook . com]chenshichao @ outlook . com[/URL] */public class SingleChatMessageHandler extends AbstractMessageHandler { private static final String TAG = SingleChatMessageHandler.class.getSimpleName(); @Override protected void action(AppMessage message) { Log.d(TAG, "收到单聊消息，message=" + message); SingleMessage msg = new SingleMessage(); msg.setMsgId(message.getHead().getMsgId()); msg.setMsgType(message.getHead().getMsgType()); msg.setMsgContentType(message.getHead().getMsgContentType()); msg.setFromId(message.getHead().getFromId()); msg.setToId(message.getHead().getToId()); msg.setTimestamp(message.getHead().getTimestamp()); msg.setExtend(message.getHead().getExtend()); msg.setContent(message.getBody()); CEventCenter.dispatchEvent(Events.CHAT_SINGLE_MESSAGE, 0, 0, msg); }}

GroupChatMessageHandler群聊消息处理handler：

0102030405060708091011121314151617181920212223242526package com.freddy.chat.im.handler; import android.util.Log; import com.freddy.chat.bean.AppMessage; /** * @ProjectName: NettyChat * @ class name:GroupChatMessageHandler.java * @ PackageName:com . freddy . chat .im。处理者 * * @描述:类描述 * * @author: FreddyChen * @date: 2019/04/10 03:43 * @ email:[URL = mailto:chenshichao @ outlook . com]chenshichao @ outlook . com[/URL] */public class GroupChatMessageHandler extends AbstractMessageHandler { private static final String TAG = GroupChatMessageHandler.class.getSimpleName(); @Override protected void action(AppMessage message) { Log.d(TAG, "收到群聊消息，message=" + message); }}

MessageHandlerFactory消息handler工厂：

0102030405060708091011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344package com.freddy.chat.im.handler; import android.util.SparseArray; import com.freddy.chat.im.MessageType; /** * @ProjectName: NettyChat * @ class name:MessageHandlerFactory.java * @ PackageName:com . freddy . chat .im。处理者 * * @描述:消息处理处理程序工厂 * * @author: FreddyChen * @date: 2019/04/10 03:44 * @ email:[URL = mailto:chenshichao @ outlook . com]chenshichao @ outlook . com[/URL] */public class MessageHandlerFactory { private MessageHandlerFactory() { } private static final SparseArray HANDLERS = new SparseArray(); static { /** 单聊消息处理handler */ HANDLERS.put(MessageType.SINGLE_CHAT.getMsgType(), new SingleChatMessageHandler()); /** 群聊消息处理handler */ HANDLERS.put(MessageType.GROUP_CHAT.getMsgType(), new GroupChatMessageHandler()); /** 服务端返回的消息发送状态报告处理handler */ HANDLERS.put(MessageType.SERVER_MSG_SENT_STATUS_REPORT.getMsgType(), new ServerReportMessageHandler()); } /** * 根据消息类型获取对应的处理handler * * @param msgType * @return */ public static IMessageHandler getHandlerByMsgType(int msgType) { return HANDLERS.get(msgType); }}

MessageType消息类型枚举：

0102030405060708091011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283package com.freddy.chat.im; /** * @ProjectName: NettyChat * @ class name:MessageType.java * @ PackageName:com . freddy . chat .im * * @描述:消息类型 * * @author: FreddyChen * @date: 2019/04/08 00:04 * @ email:[URL = mailto:chenshichao @ outlook . com]chenshichao @ outlook . com[/URL] */public enum MessageType { /* * 握手消息 */ HANDSHAKE(1001), /* * 心跳消息 */ HEARTBEAT(1002), /* * 客户端提交的消息接收状态报告 */ CLIENT_MSG_RECEIVED_STATUS_REPORT(1009), /* * 服务端返回的消息发送状态报告 */ SERVER_MSG_SENT_STATUS_REPORT(1010), /** * 单聊消息 */ SINGLE_CHAT(2001), /** * 群聊消息 */ GROUP_CHAT(3001); private int msgType; MessageType(int msgType) { this.msgType = msgType; } public int getMsgType() { return this.msgType; } public enum MessageContentType { /** * 文本消息 */ TEXT(101), /** * 图片消息 */ IMAGE(102), /** * 语音消息 */ VOICE(103); private int msgContentType; MessageContentType(int msgContentType) { this.msgContentType = msgContentType; } public int getMsgContentType() { return this.msgContentType; } }}

IMSConnectStatusListenerIMS连接状态监听器：

0102030405060708091011121314151617181920212223242526272829package com.freddy.chat.im; import com.freddy.im.listener.IMSConnectStatusCallback; /** * @ProjectName: NettyChat * @ class name:IMSConnectStatusListener.java * @ PackageName:com . freddy . chat .im * * @描述:类描述 * * @author: FreddyChen * @date: 2019/04/08 00:31 * @ email:[URL = mailto:chenshichao @ outlook . com]chenshichao @ outlook . com[/URL] */public class IMSConnectStatusListener implements IMSConnectStatusCallback { @Override public void onConnecting() { } @Override public void onConnected() { } @Override public void onConnectFailed() { }}

由于每个人代码风格不同，封装代码都有自己的思路，所以，在此就不过多讲解，只是把自己简单封装的代码全部贴上来，作一个参考即可。

只需要知道，接收到消息时，会回调OnEventListener的dispatchMsg(MessageProtobuf.Msg msg)方法：

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发送消息需要调用imsClient的sendMsg(MessageProtobuf.Msg msg)方法：

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即可，至于怎样去封装得更好，大家自由发挥吧。由于代码较多，这里就不一一贴出来了，请自行从github下载完整工程源码：https://github.com/52im/NettyChat

18、最终运行

运行一下，看看效果吧：

自已开发IM有那么难吗？手把手教你自撸一个Andriod版简易IM (有源码)_16a42c85e653b88c11aaa.gif

运行步骤是：

1）首先，启动服务端。

2）然后，修改客户端连接的ip地址为192.168.0.105（这是我本机的ip地址），端口号为8855，fromId，也就是userId，定义成100001，toId为100002，启动客户端A。

3）再然后，fromId，也就是userId，定义成100002，toId为100001，启动客户端B。

4）客户端A给客户端B发送消息，可以看到在客户端B的下面，已经接收到了消息。

5）用客户端B给客户端A发送消息，也可以看到在客户端A的下面，也已经接收到了消息。

至于，消息收发测试成功。至于群聊或重连等功能，就不一一演示了，还是那句话，下载demo体验一下吧：https://github.com/52im/NettyChat。

由于gif录制体积较大，所以只能简单演示一下消息收发，具体下载demo体验吧。如果有需要应用层UI实现（就是聊天页及会话页的封装）的话，我再分享出来吧。

19、写在最后

终于写完了，这篇文章大概写了10天左右，有很大部分的原因是自己有拖延症，每次写完一小段，总静不下心来写下去，导致一直拖到现在，以后得改改。第一次写技术分享文章，有很多地方也许逻辑不太清晰，由于篇幅有限，也只是贴了部分代码，建议大家把源码下载下来看看。一直想写这篇文章，以前在网上也尝试过找过很多im方面的文章，都找不到一篇比较完善的，本文谈不上完善，但包含的模块很多，希望起到一个抛砖引玉的作用，也期待着大家跟我一起发现更多的问题并完善，最后，如果这篇文章对你有用，希望在github上给我一个star哈。。。

应大家要求，精简了netty-all-4.1.33.Final.jar包，原netty-all-4.1.33.Final.jar包大小为3.9M。

经测试发现目前im_lib库只需要用到以下jar包：

netty-buffer-4.1.33.Final.jar

netty-codec-4.1.33.Final.jar

netty-common-4.1.33.Final.jar

netty-handler-4.1.33.Final.jar

netty-resolver-4.1.33.Final.jar

netty-transport-4.1.33.Final.jar

所以，抽取以上jar包，重新打成了netty-tcp-4.1.33-1.0.jar（已经上传到github工程了），目前自测没有问题，如果发现bug，请告诉我，谢谢。

附上原jar及裁剪后jar包的大小对比：

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