前言
首先講講IM（即時通訊）技術可以用來做什么：
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聊天：qq、微信
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直播：斗魚直播、抖音
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實時位置共享、游戲多人互動等等
可以說幾乎所有高實時性的應用場景都需要用到IM技術。
本篇將帶大家從零開始搭建一個輕量級的IM服務端，麻雀雖小，五臟俱全，我們搭建的IM服務端實現以下功能：
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一對一的文本消息、文件消息通信
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每個消息有“已發送”/“已送達”/“已讀”回執
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存儲離線消息
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支持用戶登錄，好友關系等基本功能。
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能夠方便地水平擴展
這個項目涵蓋了很多后端必備知識：
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rpc通信
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數據庫
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緩存
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消息隊列
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分布式、高並發的架構設計
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docker部署
消息通信
文本消息
我們先從最簡單的特性開始實現：一個普通消息的發送
消息格式如下：
message ChatMsg{ id = 1; //消息id fromId = Alice //發送者userId destId = Bob //接收者userId msgBody = hello //消息體 }
如上圖，我們現在有兩個用戶：Alice和Bob連接到了服務器，當Alice發送消息message(hello)給Bob，服務端接收到消息，根據消息的destId進行轉發，轉發給Bob。
發送回執
那我們要怎么來實現回執的發送呢？
我們定義一種回執數據格式ACK，MsgType有三種，分別是sent（已發送）,delivered（已送達）, read（已讀）：
message AckMsg { id; //消息id fromId; //發送者id destId; //接收者id msgType; //消息類型 ackMsgId; //確認的消息id } enum MsgType { DELIVERED; READ; }
當服務端接受到Alice發來的消息時：
1.向Alice發送一個sent(hello)表示消息已經被發送到服務器。
message AckMsg { id = 2; fromId = Alice; destId = Bob; msgType = SENT; ackMsgId = 1; }
2.服務器把hello轉發給Bob后，立刻向Alice發送delivered(hello)表示消息已經發送給Bob。
message AckMsg { id = 3; fromId = Bob; destId = Alice; msgType = DELIVERED; ackMsgId = 1; }
3.Bob閱讀消息后，客戶端向服務器發送read(hello)表示消息已讀
message AckMsg { id = 4; fromId = Bob; destId = Alice; msgType = READ; ackMsgId = 1; }
這個消息會像一個普通聊天消息一樣被服務器處理，最終發送給Alice。
在服務器這里不區分ChatMsg和AckMsg，處理過程都是一樣的：解析消息的destId並進行轉發。
水平擴展
當用戶量越來越大，必然需要增加服務器的數量，用戶的連接被分散在不同的機器上。此時，就需要存儲用戶連接在哪台機器上。
我們引入一個新的模塊來管理用戶的連接信息。
管理用戶狀態
模塊叫做user status，共有三個接口：
public interface UserStatusService { /** * 用戶上線，存儲userId與機器id的關系 * * @param userId * @param connectorId * @return 如果當前用戶在線，則返回他連接的機器id，否則返回null */ String online(String userId, String connectorId); /** * 用戶下線 * * @param userId */ void offline(String userId); /** * 通過用戶id查找他當前連接的機器id * * @param userId * @return */ String getConnectorId(String userId); }
這樣我們就能夠對用戶連接狀態進行管理了，具體的實現應考慮服務的用戶量、期望性能等進行實現。
此處我們使用redis來實現，將userId和connectorId的關系以key-value的形式存儲。
消息轉發
除此之外，還需要一個模塊在不同的機器上轉發消息，如下結構：
此時我們的服務被拆分成了connector和transfer兩個模塊，connector模塊用於維持用戶的長鏈接，而transfer的作用是將消息在多個connector之間轉發。
現在Alice和Bob連接到了兩台connector上，那么消息要如何傳遞呢？
1.Alice上線，連接到機器[1]上時
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將Alice和它的連接存入內存中。
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調用user status的online方法記錄Alice上線。
2.Alice發送了一條消息給Bob
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機器[1]收到消息后，解析destId，在內存中查找是否有Bob。
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如果沒有，代表Bob未連接到這台機器，則轉發給transfer。
3.transfer調用user status的getConnectorId(Bob)方法找到Bob所連接的connector，返回機器[2]，則轉發給機器[2]。
流程圖：
總結：
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引入user status模塊管理用戶連接，transfer模塊在不同的機器之間轉發，使服務可以水平擴展。
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為了滿足實時轉發，transfer需要和每台connector機器都保持長鏈接。
離線消息
如果用戶當前不在線，就必須把消息持久化下來，等待用戶下次上線再推送，這里使用mysql存儲離線消息。
為了方便地水平擴展，我們使用消息隊列進行解耦。
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transfer接收到消息后如果發現用戶不在線，就發送給消息隊列入庫。
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用戶登錄時，服務器從庫里拉取離線消息進行推送。
用戶登錄、好友關系
用戶的注冊登錄、賬戶管理、好友關系鏈等功能更適合使用http協議，因此我們將這個模塊做成一個restful服務，對外暴露http接口供客戶端調用。
至此服務端的基本架構就完成了：
總結
以上就是這篇博客的所有內容，本篇幫大家構建了IM服務端的架構，但還有很多細節需要我們去思考，例如：
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如何保證消息的順序和唯一
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多個設備在線如何保證消息一致性
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如何處理消息發送失敗
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消息的安全性
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如果要存儲聊天記錄要怎么做
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數據庫分表分庫
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服務高可用
……
更多細節實現就留到下一篇啦～
IM1.0.0版本已上線，github鏈接：