WebSocket心跳检测详解

一、什么是WebSocket心跳检测

WebSocket是一种全双工通信协议，它能够实现在浏览器和服务器之间建立持久连接，从而实现实时通信。而在WebSocket通信过程中，有一种特殊的机制，叫做WebSocket心跳检测。

WebSocket心跳检测是指在WebSocket通信过程中，客户端会定时向服务器发送一个心跳包，以表明客户端仍然在线。如果服务器在一段时间内没有收到客户端的心跳包，就可以认为客户端已经掉线，并且可以采取相应措施，例如删除客户端对应的session等。

通常情况下，心跳包的发送间隔会比较短，例如30秒或者1分钟。

二、为什么需要WebSocket心跳检测

在实际应用中，可能会面临多种网络状况，例如：

1、客户端网络故障，可能会导致客户端无法发送和接收数据；

2、服务器网络故障，可能会导致客户端无法连接服务器；

3、防火墙或者代理等网络设备可能会拦截WebSocket通信，从而导致连接中断。

为了应对这些可能的网络问题，我们需要使用WebSocket心跳检测机制来检测客户端的在线状态，避免无法处理掉线等异常情况。

三、WebSocket心跳检测的实现

WebSocket心跳检测的实现涉及到客户端和服务器两个方面。

1、客户端实现

在客户端实现WebSocket心跳检测的过程中，我们通常采用定时器实现。具体而言，我们可以在客户端代码中添加如下定时器代码：

var websocket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:8000/');
var heartbeatTimer = null;

websocket.onopen = function(event) {
  console.log('WebSocket连接已打开！');

  // 开启心跳定时器，间隔为30s
  heartbeatTimer = setInterval(function() {
    websocket.send('heartbeat');
  }, 30000);
};

websocket.onmessage = function(event) {
  console.log('接收到数据：' + event.data);
};

websocket.onclose = function(event) {
  console.log('WebSocket连接已关闭！');
  clearInterval(heartbeatTimer);
};

websocket.onerror = function(event) {
  console.log('WebSocket连接发生错误！');
  clearInterval(heartbeatTimer);
};

上面的代码中，我们通过setInterval()函数开启了一个每30秒发送一次“heartbeat”消息的定时器，以检测客户端是否在线。当客户端连接关闭或者发生错误时，我们需要清除心跳定时器。

2、服务器端实现

在服务器端实现WebSocket心跳检测的过程中，我们需要定时检查每个客户端上一次的心跳时间，并且判断其是否已经超过了心跳超时时间。具体而言，我们可以在服务器端代码中添加如下代码：

var WebSocketServer = require('ws').Server;
var wss = new WebSocketServer({ port: 8000 });

// 心跳检测间隔
var heartbeatInterval = 30000;
// 最长心跳超时时间
var maxHeartbeatTimeout = 120000;

// 客户端信息列表
var clients = [];

// 开启心跳检测定时器
setInterval(function() {
  var now = Date.now();
  clients.forEach(function(client) {
    if (now - client.lastHeartbeatTime > maxHeartbeatTimeout) {
      console.log('客户端已掉线：' + client.id);
      // 关闭WebSocket连接
      client.websocket.terminate();

      // 从客户端列表中删除此客户端
      clients = clients.filter(function(item) {
        return item !== client;
      });
    }
  });
}, heartbeatInterval);

wss.on('connection', function(websocket) {
  console.log('WebSocket连接已打开！');

  var client = {
    id: Date.now().toString(),
    websocket: websocket,
    lastHeartbeatTime: Date.now()
  };

  clients.push(client);

  websocket.on('message', function(message) {
    console.log('接收到数据：' + message);

    if (message === 'heartbeat') {
      client.lastHeartbeatTime = Date.now();
    }
  });

  websocket.on('close', function() {
    console.log('WebSocket连接已关闭！');
    // 从客户端列表中删除此客户端
    clients = clients.filter(function(item) {
      return item !== client;
    });
  });

  websocket.on('error', function() {
    console.log('WebSocket连接发生错误！');
    // 关闭WebSocket连接
    websocket.terminate();

    // 从客户端列表中删除此客户端
    clients = clients.filter(function(item) {
      return item !== client;
    });
  });
});

上面的代码中，我们首先定义了心跳检测间隔和最长心跳超时时间。然后我们定义了一个客户端信息列表，用于记录每个客户端的WebSocket连接信息。

在WebSocket连接建立后，我们会将该客户端的WebSocket连接信息添加到客户端信息列表中，并且初始化该客户端的最后心跳时间为当前时间。当接收到客户端发送的“heartbeat”消息时，我们会更新该客户端的最后心跳时间。

在每个心跳检测时间间隔内，我们会遍历客户端信息列表，并判断是否有客户端的心跳超时。如果超时时间超过了最长心跳超时时间，我们会关闭该客户端的WebSocket连接，并从客户端信息列表中删除该客户端。

四、WebSocket心跳检测的注意事项

在使用WebSocket心跳检测时，我们需要注意以下几个问题：

1、心跳包的发送间隔应该根据具体应用情况进行调整，一般建议不要过长；

2、心跳包的消息内容应该尽量精简，避免浪费带宽；

3、心跳间隔和最长超时时间的设置需要考虑网络状况和服务器负载等因素；

4、在检测到客户端掉线时，需要及时关闭WebSocket连接，并且从客户端信息列表中删除该客户端。