面试题：网络编程中JavaScript与WebSocket实现实时通信的心跳机制

Question

在使用JavaScript与WebSocket实现前端实时通信时，为了保持连接的活跃性，常需要引入心跳机制。请描述心跳机制的原理，并给出使用JavaScript实现WebSocket心跳机制的关键代码片段，同时说明心跳包发送频率设定需要考虑哪些因素。

Answer 1

心跳机制原理

心跳机制是在WebSocket连接建立后，客户端定期向服务器发送一个特定的数据包（心跳包），服务器收到后会回复一个响应。通过这种方式，双方可以确认彼此之间的连接仍然有效，防止因网络故障、防火墙超时等原因导致连接被意外关闭。如果客户端在一定时间内没有收到服务器的响应，或者服务器在一定时间内没有收到客户端的心跳包，就可以认为连接出现问题并进行相应处理，比如尝试重新连接。

关键代码片段

// 创建WebSocket连接
const socket = new WebSocket('ws://your-server-url');

// 心跳包发送间隔时间（毫秒）
const HEARTBEAT_INTERVAL = 5000; 
let heartbeatTimer;

// 连接成功时启动心跳
socket.onopen = function () {
    function sendHeartbeat() {
        socket.send('ping');
        heartbeatTimer = setTimeout(sendHeartbeat, HEARTBEAT_INTERVAL);
    }
    sendHeartbeat();
};

// 收到服务器响应时重置心跳定时器
socket.onmessage = function (event) {
    if (event.data === 'pong') {
        clearTimeout(heartbeatTimer);
        function sendHeartbeat() {
            socket.send('ping');
            heartbeatTimer = setTimeout(sendHeartbeat, HEARTBEAT_INTERVAL);
        }
        sendHeartbeat();
    }
};

// 连接关闭时清除心跳定时器
socket.onclose = function () {
    clearTimeout(heartbeatTimer);
};

心跳包发送频率设定考虑因素

1. 网络状况：如果网络不稳定，心跳包频率应适当提高，以更及时地检测连接状态；而在稳定网络环境下，频率可以相对降低，减少不必要的网络流量。
2. 服务器负载：过于频繁的心跳包会增加服务器的处理负担，应根据服务器的性能和承载能力来调整频率，避免因过多心跳包处理导致服务器性能下降。
3. 业务需求：如果业务对连接的实时性要求极高，不允许长时间的连接中断，那么需要设置较高的心跳频率，确保连接始终处于活跃状态；反之，若业务对连接中断的容忍度较高，则可以适当降低频率。