长连接为何要发送心跳包

  最近面试的时候，被闻到关于Android IM 的问题，因为之前做过一个类似于微信的聊天软件，当时面试官问我，为啥后台需要发送心跳包，我说发送心跳包的作用是维持长链接，然后面试官问我，为啥长连接要发送心跳包的时候，我愣住了， 我也不知道为啥长链接需要发送心跳包

    回来之后我查询资料后发现，Android的推送在后台维持的服务都会发送心跳包来维持长连接，当一台智能手机连上移动网络的时候，其实并没有链接上Internet,运营商分配给手机的IP其实只是一个内网的ip,手机端要连上Internet必须要通过运营商的网关进行IP转换，这个网关称为NAT(Network address translation) ,简单来说手机链接internt 就是链接移动运营商的内网Ip 端口，外网相互映射

     GGSN(Gateway GPRS support Note ) 模块就实现了NAT功能，由于大部分移动网络运营商为了减少网关NAT映射表的负荷，当一个链路有一段时间没有通信时，就会删除对应表，造成链路中断，正事这种可以缩短空闲连接的释放超时，原本是想节省通道的资源，没想到让互联网的应用，不得不以远高于正常频率发送心跳，来维护推送的长连接，例如移动2.5G网络，大约五分钟的基带空闲，连接就会被释放掉

    由于移动网络的特点，长连接的心跳周期并不能设置的太长，否则长连接会被释放掉，造成客户端频繁的重连与登录，同时也不能设置的太短，太短会加重服务器的负担。

    内网机器如果不主动向外发起连接，外网机没法直接连内网，这也是内网机安全的原因之一，又因为路由器会把内网发起的连接记录起来，但是过一段时间可能会记录丢失，所以客户端每隔一段时间都会向服务器发送消息，以保证服务器随时可以找到你，这个东西称为心跳包

    理论上来说，每一个连接都会保持连接的，但实际情况是，如果中间节点出现故障是难以知道的   ，更要命的是有的节点(防火墙)会自动把一定时间内没有数据交互的连接给断掉，在这个时候就需要我们的心跳包来维持一直跟服务器有数据交互，在获知断线以后，服务器逻辑可能需要做一些事情，比如断线之后的数据清理与重新连接，总之心跳是用来维持长连接的保活与断线处理。

    如果不主动关闭Socket的话，系统是不会自动关闭的，除非当前的进程已经挂掉了，操作系统把占用的Socket回收了才会关闭，为什么需要心跳包来判断当前连接是否有效可被使用的。在实际操作中，假设一段时间没有数据传输，理论上长连接应该是存活的，但是网路复杂中途出现的问题也会比较常见，譬如网线被掐断，对象进程被杀掉，频繁丢包，对方这时候的TCP长连接是不可使用的,，但是对于应用层并不知道。如果需要知道当前的网络状况则需要很复杂的超时进行了解，TCP底层就实现了这样的功能，心跳机制是TCP在一段时间间隔后发送确定连接是否存在，如果确定存在的话，就会回传一个包来确定连接是存在的，如果没有返回包的话，则应该通知上层，网络出现了问题，需要进行连接失败的操作了

    所以，即便客户端是采用死循环的方式连接到服务器，对于特定的服务端与客户端来说也需要一定时间间隔的心跳，告诉服务器我还活着，虽然我没干活，也没说话，但是别把我给关了。