河北解放
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心跳机制是在数据通信连接中，定时发送一个自定义结构的心跳报文，让对端清楚自己还在线，保证连接的有效性。
如题，服务器端在设计心跳的主要目的就是为了探测对端是否还正常在线，两端都可以发送心跳的报文，主要通过此方式去判断用户侧是否在线，若不在线则对服务器端的缓存数据进行清理，即主动对用户进行下线操作。以游戏服务端为例做举例：
当用户登录某游戏进行试玩，因为其它原因长时间挂机，没有操作，这时服务器端与客户端就会交互心跳报文，证明此用户还在线，因此会保证用户连接状态，但也可以设置对应时间段内若没有任何操作进行下线处理；
当用户登录游戏后，因为其它原因造成主机非正常关机，没有根据正常的操作步骤去下线，这时就会通过心跳报文来判断主机是否正常在线，若不在线即可直接进行下线处理。
个人认为，应用层的心跳报文与TCP连接的Keep-alive机制在功能上是一样的效果，但是TCP的的这种机制存在弊端（如：在TCP建立连接后启用定时器，若没到定时器设置的时间点发生中断，那么TCP不能及时将连接断开），而应用层的心跳机制可以设置数据发送的频率，因此心跳报文的功能只是负责告诉对方我在线，而不需要进行其它功能的交互。
欢迎大家多多关注我，在下方评论区说出自己的见解。
哟哟吼说科技
心跳主要目的是探活。应用于移动场合最核心的作用是：防止基站移除私有IP的NAT映射表条目。
原因
NAT（Network Address Translation）的作用你懂的，在互联网上，只有公网IP才能路由无阻，我们的私有IP需要路由器设备代理：有公网IP的路由器用为我们分配一个端口，用这个端口和服务端通信；对于服务端来说，和它建立连接的并不是我们自己的机器，而是路由器。
路由器我们可以暂时不讨论，这个NAT失效的概率很小。我们来看看基站。
假如市中心有一个移动的基站，人来人往，车来车往，大家的手机进入基站区域，通过基站连接到了某些服务器，然后短时间又离开了基站。基站NAT可用的端口有限的，最大65535（理论值）个。如果NAT映射表不清除那些短暂连入基站的条目，一旦映射表满了，后续就无法再提供NAT服务了。
所以，基站一般设置较短的NAT失效时间（3分钟左右），超过这个时间，如果这个端口没有收发数据，就会移除端口，对应的TCP连接就失效了！心跳的作用刚好就可以延长NAT条目保存的时间。
还有问题
即使你使用了心跳也不能100%保证客户端成功接收，只是说成功概率更大了而已。
为什么？因为我们的心跳间隔一般不会太小，否则变相DOS攻击自己的服务器。在心跳间隔期间，连接失效，我们的推送一样失败。最悲伤的情况是刚心跳完，就失效了。
另外你要弱化连接的概念，网络中并不存在一条固定保持的链路，只是双方主机各自为连接保持了一个端口而已。真实网络中，这个数据能不能真正路由到对方，双方只有在收发数据的时候才能确认。所以，我们面向互联网的服务器，有很多的半连接存在（我们的服务认为对方还在线）！这个也是心跳存在的最大理由。而基站nat是面向移动端的最常见的问题！所以面向移动应用保持长链接，我们的心跳时间会略小于基站NAT失效时间！
心跳对资源的消耗比较大，移动端要注意为用户省流量，省电，探活也不能太坑用户。
迁徙de麻雀
心跳
很多应用层协议都有HeartBeat机制，通常是客户端每隔一小段时间向服务器发送一个数据包，通知服务器自己仍然在线，并传输一些可能必要的数据。使用心跳包的典型协议是IM，比如QQ/MSN/飞信等协议。
心跳包之所以叫心跳包是因为：它像心跳一样每隔固定时间发一次，以此来告诉服务器，这个客户端还活着。事实上这是为了保持长连接，至于这个包的内容，是没有什么特别规定的，不过一般都是很小的包，或者只包含包头的一个空包。
在TCP的机制里面，本身是存在有心跳包的机制的，也就是TCP的选项：SO_KEEPALIVE。系统默认是设置的2小时的心跳频率。但是它检查不到机器断电、网线拔出、防火墙这些断线。而且逻辑层处理断线可能也不是那么好处理。一般，如果只是用于保活还是可以的。
心跳包一般来说都是在逻辑层发送空的echo包来实现的。下一个定时器，在一定时间间隔下发送一个空包给客户端，然后客户端反馈一个同样的空包回来，服务器如果在一定时间内收不到客户端发送过来的反馈包，那就只有认定说掉线了。
其实，要判定掉线，只需要send或者recv一下，如果结果为零，则为掉线。但是，在长连接下，有可能很长一段时间都没有数据往来。理论上说，这个连接是一直保持连接的，但是实际情况中，如果中间节点出现什么故障是难以知道的。更要命的是，有的节点（防火墙）会自动把一定时间之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了，用于维持长连接，保活。
在获知了断线之后，服务器逻辑可能需要做一些事情，比如断线后的数据清理呀，重新连接呀……当然，这个自然是要由逻辑层根据需求去做了。
总的来说，心跳包主要也就是用于长连接的保活和断线处理。一般的应用下，判定时间在30-40秒比较不错。如果实在要求高，那就在6-9秒。
IT老记者
心跳机制主要考虑服务器资源及时回收，要知道服务器端并发要求是很高的，每一个TCP链接都会在服务器端分配相应的内存资源，如果客户端已经掉线，但是服务器却不知道，不能及时释放资源，再进来新的链接，由于没有足够的内存资源分配，可能导致拒绝服务的问题
