本文由作者FreddyChen原创分享，为了更好的体现文章价值，引用时有少许改动，感谢原作者。

1、写在前面

一直想写一篇关于im即时通讯分享的文章，无奈工作太忙，很难抽出时间。今天终于从公司离职了，打算好好休息几天再重新找工作，趁时间空闲，决定静下心来写一篇文章，毕竟从前辈那里学到了很多东西。

工作了五年半，这三四年来一直在做社交相关的项目，有直播、即时通讯、短视频分享、社区论坛等产品，深知即时通讯技术在一个项目中的重要性，本着开源分享的精神，也趁这机会总结一下，所以写下了这篇文章。

* 重要提示：本文不是一篇即时通讯理论文章，文章内容全部由实战代码组织而成，如果你对即时通讯（IM）技术理论了解的太少，建议先详细阅读：《新手入门一篇就够：从零开发移动端IM》。

本文实践内容将涉及以下即时通讯技术内容：

1）Protobuf序列化；

2）TCP拆包与粘包；

3）长连接握手认证；

4）心跳机制；

5）重连机制；

6）消息重发机制；

7）读写超时机制；

8）离线消息；

9）线程池。

不想看文章的同学，可以直接到Github下载本文源码：

1）原始地址：https://github.com/FreddyChen/NettyChat

2）备用地址：https://github.com/52im/NettyChat

接下来，让我们进入正题。

（本文同步发布于：http://www.52im.net/thread-2671-1-1.html）

2、本文阅读对象

本文适合没有任何即时通讯（IM）开发经验的小白开发者阅读，文章将教你从零开始，围绕一个典型即时通讯（IM）系统的方方面面，手把手为你展示如何基于Netty+TCP+Protobuf来开发出这样的系统。非常适合从零入门的Android开发者。

本文不适合没有编程的准开发者阅读，因为即时通讯（IM）系统属于特定的业务领域，如果你连一般的逻辑代码都很难编写出来，不建议阅读本文。本文显然不是一个编程语言入门教程。

3、关于作者

本文原文内容由FreddyChen原创分享，作者现从事Android程序开发，他的技术博客地址：https://juejin.im/user/5bd7affbe51d4547f763fe72 

4、为什么使用TCP？

这里需要简单解释一下，TCP/UDP的区别，简单地总结一下。

优点：

1）TCP：优点体现在稳定、可靠上，在传输数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完之后，还会断开连接用来节约系统资源。

2）UDP：优点体现在快，比TCP稍安全，UDP没有TCP拥有的各种机制，是一个无状态的传输协议，所以传递数据非常快，没有TCP的这些机制，被攻击利用的机制就少一些，但是也无法避免被攻击。

缺点：

1）TCP：缺点就是慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击，TCP在传递数据之前要先建立连接，这会消耗时间，而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞机制等都会消耗大量时间，而且要在每台设备上维护所有的传输连接。

2）UDP：缺点就是不可靠，不稳定，因为没有TCP的那些机制，UDP在传输数据时，如果网络质量不好，就会很容易丢包，造成数据的缺失。

适用场景：

1）TCP：当对网络通讯质量有要求时，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议， POP、SMTP等邮件传输的协议。

2）UDP：对网络通讯质量要求不高时，要求网络通讯速度要快的场景。

至于WebSocket，后续可能会专门写一篇文章来介绍。综上所述，决定采用TCP协议。

关于TCP和UDP的对比和选型的详细文章，请见：

《简述传输层协议TCP和UDP的区别》

《为什么QQ用的是UDP协议而不是TCP协议？》

《移动端即时通讯协议选择：UDP还是TCP？》

《网络编程懒人入门(四)：快速理解TCP和UDP的差异》

《网络编程懒人入门(五)：快速理解为什么说UDP有时比TCP更有优势》

《Android程序员必知必会的网络通信传输层协议——UDP和TCP》

或者，如果你对TCP、UDP协议了解的太少，可以阅读一下文章：

《TCP/IP详解 - 第11章·UDP：用户数据报协议》

《TCP/IP详解 - 第17章·TCP：传输控制协议》

《TCP/IP详解 - 第18章·TCP连接的建立与终止》

《TCP/IP详解 - 第21章·TCP的超时与重传》

《脑残式网络编程入门(一)：跟着动画来学TCP三次握手和四次挥手》

《技术往事：改变世界的TCP/IP协议（珍贵多图、手机慎点）》

《通俗易懂-深入理解TCP协议（上）：理论基础》

《网络编程懒人入门(三)：快速理解TCP协议一篇就够》

《迈向高阶：优秀Android程序员必知必会的网络基础》

5、为什么使用Protobuf？

对于App网络传输协议，我们比较常见的、可选的，有三种，分别是json/xml/protobuf，老规矩，我们先分别来看看这三种格式的优缺点。

PS：如果你不了解protobuf是什么，建议详细阅读：《Protobuf通信协议详解：代码演示、详细原理介绍等》。

优点：

1）json：优点就是较XML格式更加小巧，传输效率较xml提高了很多，可读性还不错。

2）xml：优点就是可读性强，解析方便。

3）protobuf：优点就是传输效率快（据说在数据量大的时候，传输效率比xml和json快10-20倍），序列化后体积相比Json和XML很小，支持跨平台多语言，消息格式升级和兼容性还不错，序列化反序列化速度很快。

缺点：

1）json：缺点就是传输效率也不是特别高（比xml快，但比protobuf要慢很多）。

2）xml：缺点就是效率不高，资源消耗过大。

3）protobuf：缺点就是使用不太方便。

在一个需要大量的数据传输的场景中，如果数据量很大，那么选择protobuf可以明显的减少数据量，减少网络IO，从而减少网络传输所消耗的时间。考虑到作为一个主打社交的产品，消息数据量会非常大，同时为了节约流量，所以采用protobuf是一个不错的选择。

更多有关IM相关的协议格式选型方面的文章，可进一步阅读：

《如何选择即时通讯应用的数据传输格式》

《强列建议将Protobuf作为你的即时通讯应用数据传输格式》

《全方位评测：Protobuf性能到底有没有比JSON快5倍？》

《移动端IM开发需要面对的技术问题（含通信协议选择）》

《简述移动端IM开发的那些坑：架构设计、通信协议和客户端》

《理论联系实际：一套典型的IM通信协议设计详解》

《58到家实时消息系统的协议设计等技术实践分享》

《详解如何在NodeJS中使用Google的Protobuf》

《技术扫盲：新一代基于UDP的低延时网络传输层协议——QUIC详解》

《金蝶随手记团队分享：还在用JSON? Protobuf让数据传输更省更快(原理篇)》

《金蝶随手记团队分享：还在用JSON? Protobuf让数据传输更省更快(实战篇)》

>> 更多同类文章 ……

6、为什么使用Netty？

首先，我们来了解一下，Netty到底是个什么东西。网络上找到的介绍：Netty是由JBOSS提供的基于Java NIO的开源框架，Netty提供异步非阻塞、事件驱动、高性能、高可靠、高可定制性的网络应用程序和工具，可用于开发服务端和客户端。

PS：如果你对Java的经典IO、NIO或者Netty框架不了解，请阅读以下文章：

《史上最强Java NIO入门：担心从入门到放弃的，请读这篇！》

《少啰嗦！一分钟带你读懂Java的NIO和经典IO的区别》

《写给初学者：Java高性能NIO框架Netty的学习方法和进阶策略》

《NIO框架详解：Netty的高性能之道》

为什么不用Java BIO？

1）一连接一线程：由于线程数是有限的，所以这样非常消耗资源，最终也导致它不能承受高并发连接的需求。

2）性能低：因为频繁的进行上下文切换，导致CUP利用率低。

3）可靠性差：由于所有的IO操作都是同步的，即使是业务线程也如此，所以业务线程的IO操作也有可能被阻塞，这将导致系统过分依赖网络的实时情况和外部组件的处理能力，可靠性大大降低。

为什么不用Java NIO？

1）NIO的类库和API相当复杂，使用它来开发，需要非常熟练地掌握Selector、ByteBuffer、ServerSocketChannel、SocketChannel等。

2）需要很多额外的编程技能来辅助使用NIO,例如，因为NIO涉及了Reactor线程模型，所以必须必须对多线程和网络编程非常熟悉才能写出高质量的NIO程序。

3）想要有高可靠性，工作量和难度都非常的大，因为服务端需要面临客户端频繁的接入和断开、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络阻塞的问题，这些将严重影响我们的可靠性，而使用原生NIO解决它们的难度相当大。

4）JDK NIO中著名的BUG--epoll空轮询，当select返回0时，会导致Selector空轮询而导致CUP100%，官方表示JDK1.6之后修复了这个问题，其实只是发生的概率降低了，没有根本上解决。

为什么用Netty？

1）API使用简单，更容易上手，开发门槛低；

2）功能强大，预置了多种编解码功能，支持多种主流协议；

3）定制能力高，可以通过ChannelHandler对通信框架进行灵活地拓展；

4）高性能，与目前多种NIO主流框架相比，Netty综合性能最高；

5）高稳定性，解决了JDK NIO的BUG；

6）经历了大规模的商业应用考验，质量和可靠性都有很好的验证。

为什么不用第三方SDK，如：融云、环信、腾讯TIM？

这个就见仁见智了，有的时候，是因为公司的技术选型问题，因为用第三方的SDK，意味着消息数据需要存储到第三方的服务器上，再者，可扩展性、灵活性肯定没有自己开发的要好，还有一个小问题，就是收费。比如，融云免费版只支持100个注册用户，超过100就要收费，群聊支持人数有限制等等...

▲ 以上截图内容来自某云IM官网

Mina其实跟Netty很像，大部分API都相同，因为是同一个作者开发的。但感觉Mina没有Netty成熟，在使用Netty的过程中，出了问题很轻易地可以找到解决方案，所以，Netty是一个不错的选择。

PS：有关MINA和Netty框架的关系和对比，详见以下文章：

《有关“为何选择Netty”的11个疑问及解答》

《开源NIO框架八卦——到底是先有MINA还是先有Netty?》

《选Netty还是Mina：深入研究与对比（一）》

《选Netty还是Mina：深入研究与对比（二）》

好了，废话不多说，直接开始吧。

7、准备工作

首先，我们新建一个Project，在Project里面再新建一个Android Library，Module名称暂且叫做im_lib，如图所示：

然后，分析一下我们的消息结构，每条消息应该会有一个消息唯一id，发送者id，接收者id，消息类型，发送时间等，经过分析，整理出一个通用的消息类型，如下：

msgId：消息id

fromId：发送者id

toId：接收者id

msgType：消息类型

msgContentType：消息内容类型

timestamp：消息时间戳

statusReport：状态报告

extend：扩展字段

根据上述所示，我整理了一个思维导图，方便大家参考：

这是基础部分，当然，大家也可以根据自己需要自定义比较适合自己的消息结构。

我们根据自定义的消息类型来编写proto文件：

syntax = "proto3";// 指定protobuf版本

option java_package = "com.freddy.im.protobuf";// 指定包名

option java_outer_classname = "MessageProtobuf";// 指定生成的类名

message Msg {

    Head head = 1;// 消息头

    string body = 2;// 消息体

}

message Head {

    string msgId = 1;// 消息id

    int32 msgType = 2;// 消息类型

    int32 msgContentType = 3;// 消息内容类型

    string fromId = 4;// 消息发送者id

    string toId = 5;// 消息接收者id

    int64 timestamp = 6;// 消息时间戳

    int32 statusReport = 7;// 状态报告

    string extend = 8;// 扩展字段，以key/value形式存放的json

}

然后执行命令（我用的mac，windows命令应该也差不多）：

然后就会看到，在和proto文件同级目录下，会生成一个java类，这个就是我们需要用到的东东：

我们打开瞄一眼：

东西比较多，不用去管，这是google为我们生成的protobuf类，直接用就行，怎么用呢？

直接用这个类文件，拷到我们开始指定的项目包路径下就可以啦：

添加依赖后，可以看到，MessageProtobuf类文件已经没有报错了，顺便把netty的jar包也导进来一下，还有fastjson的：

建议用netty-all-x.x.xx.Final的jar包，后续熟悉了，可以用精简的jar包。

至此，准备工作已结束，下面，我们来编写java代码，实现即时通讯的功能。

8、代码封装

为什么需要封装呢？说白了，就是为了解耦，为了方便日后切换到不同框架实现，而无需到处修改调用的地方。

举个栗子，比如Android早期比较流行的图片加载框架是Universal ImageLoader，后期因为某些原因，原作者停止了维护该项目，目前比较流行的图片加载框架是Picasso或Glide，因为图片加载功能可能调用的地方非常多，如果不作一些封装，早期使用了Universal ImageLoader的话，现在需要切换到Glide，那改动量将非常非常大，而且还很有可能会有遗漏，风险度非常高。

那么，有什么解决方案呢？

很简单，我们可以用工厂设计模式进行一些封装，工厂模式有三种：简单工厂模式、抽象工厂模式、工厂方法模式。在这里，我采用工厂方法模式进行封装，具体区别，可以参见：《通俗讲讲我对简单工厂、工厂方法、抽象工厂三种设计模式的理解》。

我们分析一下，ims（IM Service，下文简称ims）应该是有初始化、建立连接、重连、关闭连接、释放资源、判断长连接是否关闭、发送消息等功能。

基于上述分析，我们可以进行一个接口抽象：

OnEventListener是与应用层交互的listener：

IMConnectStatusCallback是ims连接状态回调监听器：

然后写一个Netty tcp实现类：

接下来，写一个工厂方法：

封装部分到此结束，接下来，就是实现了。

9、初始化

我们先实现init(Vector serverUrlList, OnEventListener listener, IMSConnectStatusCallback callback)方法，初始化一些参数，以及进行第一次连接等：

其中，MsgDispatcher是消息转发器，负责将接收到的消息转发到应用层：

ExecutorServiceFactory是线程池工厂，负责调度重连及心跳线程：

10、连接及重连

resetConnect()方法作为连接的起点，首次连接以及重连逻辑，都是在resetConnect()方法进行逻辑处理。

我们来瞄一眼：

可以看到，非首次进行连接，也就是连接一个周期失败后，进行重连时，会先让线程休眠一段时间，因为这个时候也许网络状况不太好，接着，判断ims是否已关闭或者是否正在进行重连操作，由于重连操作是在子线程执行，为了避免重复重连，需要进行一些并发处理。

开始重连任务后，分四个步骤执行：

1）改变重连状态标识；

2）回调连接状态到应用层；

3）关闭之前打开的连接channel；

4）利用线程池执行一个新的重连任务。

ResetConnectRunnable是重连任务，核心的重连逻辑都放到这里执行：

toServer()是真正连接服务器的地方：

initBootstrap()是初始化Netty Bootstrap：

注：NioEventLoopGroup线程数设置为4，可以满足QPS是一百多万的情况了，至于应用如果需要承受上千万上亿流量的，需要另外调整线程数。（参考自：《netty实战之百万级流量NioEventLoopGroup线程数配置》）

接着，我们来看看TCPChannelInitializerHanlder：

其中，ProtobufEncoder和ProtobufDecoder是添加对protobuf的支持，LoginAuthRespHandler是接收到服务端握手认证消息响应的处理handler，HeartbeatRespHandler是接收到服务端心跳消息响应的处理handler，TCPReadHandler是接收到服务端其它消息后的处理handler，先不去管，我们重点来分析下LengthFieldPrepender和LengthFieldBasedFrameDecoder，这就需要引申到TCP的拆包与粘包啦。

11、TCP的拆包与粘包

什么是TCP拆包？为什么会出现TCP拆包？

简单地说，我们都知道TCP是以“流”的形式进行数据传输的，而且TCP为提高性能，发送端会将需要发送的数据刷入缓冲区，等待缓冲区满了之后，再将缓冲区中的数据发送给接收方，同理，接收方也会有缓冲区这样的机制，来接收数据。拆包就是在socket读取时，没有完整地读取一个数据包，只读取一部分。

什么是TCP粘包？为什么会出现TCP粘包？

同上。粘包就是在socket读取时，读到了实际意义上的两个或多个数据包的内容，同时将其作为一个数据包进行处理。

引用一张图片来解释一下在TCP出现拆包、粘包以及正常状态下的三种情况：

了解了TCP出现拆包/粘包的原因，那么，如何解决呢？

通常来说，有以下四种解决方式：

1）消息定长；

2）用回车换行符作为消息结束标志；

3）用特殊分隔符作为消息结束标志，如\t、\n等，回车换行符其实就是特殊分隔符的一种；

4）将消息分为消息头和消息体，在消息头中用字段标识消息总长度。

netty针对以上四种场景，给我们封装了以下四种对应的解码器：

1）FixedLengthFrameDecoder，定长消息解码器；

2）LineBasedFrameDecoder，回车换行符消息解码器；

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

4）LengthFieldBasedFrameDecoder，自定义长度消息解码器。

我们用到的就是LengthFieldBasedFrameDecoder自定义长度消息解码器，同时配合LengthFieldPrepender编码器使用，关于参数配置，建议参考《netty--最通用TCP黏包解决方案：LengthFieldBasedFrameDecoder和LengthFieldPrepender》这篇文章，讲解得比较细致。

我们配置的是消息头长度为2个字节，所以消息包的最大长度需要小于65536个字节，netty会把消息内容长度存放消息头的字段里，接收方可以根据消息头的字段拿到此条消息总长度，当然，netty提供的LengthFieldBasedFrameDecoder已经封装好了处理逻辑，我们只需要配置lengthFieldOffset、lengthFieldLength、lengthAdjustment、initialBytesToStrip即可，这样就可以解决TCP的拆包与粘包，这也就是netty相较于原生nio的便捷性，原生nio需要自己处理拆包/粘包等问题。

12、长连接握手认证

接着，我们来看看LoginAuthHandler和HeartbeatRespHandler。

LoginAuthRespHandler：是当客户端与服务端长连接建立成功后，客户端主动向服务端发送一条登录认证消息，带入与当前用户相关的参数，比如token，服务端收到此消息后，到数据库查询该用户信息，如果是合法有效的用户，则返回一条登录成功消息给该客户端，反之，返回一条登录失败消息给该客户端，这里，就是在接收到服务端返回的登录状态后的处理handler。

比如：

可以看到，当接收到服务端握手消息响应后，会从扩展字段取出status，如果status=1，则代表握手成功，这个时候就先主动向服务端发送一条心跳消息，然后利用Netty的IdleStateHandler读写超时机制，定期向服务端发送心跳消息，维持长连接，以及检测长连接是否还存在等。

HeartbeatRespHandler：是当客户端接收到服务端登录成功的消息后，主动向服务端发送一条心跳消息，心跳消息可以是一个空包，消息包体越小越好，服务端收到客户端的心跳包后，原样返回给客户端，这里，就是收到服务端返回的心跳消息响应的处理handler。

比如：

这个就比较简单，收到心跳消息响应，无需任务处理，直接打印一下方便我们分析即可。

13、心跳机制及读写超时机制

心跳包是定期发送，也可以自己定义一个周期，比如：《移动端IM实践：实现Android版微信的智能心跳机制》，为了简单，此处规定应用在前台时，8秒发送一个心跳包，切换到后台时，30秒发送一次，根据自己的实际情况修改一下即可。心跳包用于维持长连接以及检测长连接是否断开等。

PS：更多心跳保活方面的文章请见：

《Android端消息推送总结：实现原理、心跳保活、遇到的问题等》

《为何基于TCP协议的移动端IM仍然需要心跳保活机制？》

《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(网络保活篇)》

《移动端IM实践：WhatsApp、Line、微信的心跳策略分析》

接着，我们利用Netty的读写超时机制，来实现一个心跳消息管理handler：

可以看到，利用userEventTriggered()方法回调，通过IdleState类型，可以判断读超时/写超时/读写超时，这个在添加IdleStateHandler时可以配置，下面会贴上代码。

首先我们可以在READER_IDLE事件里，检测是否在规定时间内没有收到服务端心跳包响应，如果是，那就触发重连操作。在WRITER_IDEL事件可以检测客户端是否在规定时间内没有向服务端发送心跳包，如果是，那就主动发送一个心跳包。发送心跳包是在子线程中执行，我们可以利用之前写的work线程池进行线程管理。

addHeartbeatHandler()代码如下：

从图上可看到，在IdleStateHandler里，配置的读超时为心跳间隔时长的3倍，也就是3次心跳没有响应时，则认为长连接已断开，触发重连操作。写超时则为心跳间隔时长，意味着每隔heartbeatInterval会发送一个心跳包。读写超时没用到，所以配置为0。

onConnectStatusCallback(int connectStatus)为连接状态回调，以及一些公共逻辑处理：

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：

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：

关闭ims：

ims默认配置：

还有，应用层实现的ims client启动器：

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：

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：

启动客户端：

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：

MsgTimeoutTimerManager：

然后，我们看看收消息的TCPReadHandler的改造：

最后，看看发送消息的改造：

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：

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：

18、最终运行

运行一下，看看效果吧：

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：

代码已更新到Github：

https://github.com/52im/NettyChat

附录：更多网络编程/即时通讯/消息推送的实战入门文章

《手把手教你用Netty实现网络通信程序的心跳机制、断线重连机制》
《NIO框架入门(一)：服务端基于Netty4的UDP双向通信Demo演示》
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《NIO框架入门(三)：iOS与MINA2、Netty4的跨平台UDP双向通信实战》
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