本文在編寫時(shí)參考了博客作者“鹿呦呦”和在線課程“即時(shí)消息技術(shù)剖析與實(shí)戰(zhàn)”的相關(guān)資料，一并表示感謝。
1、系列文章引言
IM系統(tǒng)看似簡(jiǎn)單（沒錯(cuò)，很多土老板認(rèn)為開發(fā)個(gè)qq和微信也就是幾萬塊錢的事... ），實(shí)責(zé)是眾多技術(shù)的應(yīng)用合體，包括網(wǎng)絡(luò)編程、移動(dòng)開發(fā)、后端開發(fā)、高并發(fā)、高可用、高安全等技術(shù)范疇，再加上多端使用不同的編程語言，想要湊齊一個(gè)典型的IM產(chǎn)品技術(shù)棧那也不是個(gè)容易事。
而對(duì)于IM開發(fā)入門者來說，想要在眾多的IM技術(shù)術(shù)語和概念中找到學(xué)習(xí)的方向和需要的資料，那也是件很讓人抓狂的事。如果看到不該看的技術(shù)深水區(qū)文章，直接從入門到放棄——被活活嚇退，那也是相當(dāng)悲劇的。
本系列文章將盡量從理論概念入手，通俗易懂的梳理IM中的基礎(chǔ)技術(shù)概念和熱門技術(shù)點(diǎn)，希望能幫你理清看似一團(tuán)亂麻的IM知識(shí)體系，助你找到清晰的IM技術(shù)學(xué)習(xí)方向，來日工資翻倍、迎娶白富美也未必不可能！
友情提示：本系列文章側(cè)重于理論概念的講述，篇幅有限，點(diǎn)到即止，如需系統(tǒng)、深入、具體地學(xué)習(xí)IM技術(shù)的方方面面，請(qǐng)從此文入手：《新手入門一篇就夠：從零開發(fā)移動(dòng)端IM》（史詩級(jí)文章，適合從入門到放棄）。
學(xué)習(xí)交流：
- 即時(shí)通訊/推送技術(shù)開發(fā)交流5群：215477170[推薦]
- 移動(dòng)端IM開發(fā)入門文章：《新手入門一篇就夠：從零開發(fā)移動(dòng)端IM》
2、系列文章目錄
《IM開發(fā)快速入門(一)：什么是IM系統(tǒng)？》（* 本文）
《IM開發(fā)快速入門(二)：什么是IM系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性？ (稍后發(fā)布)》
《IM開發(fā)快速入門(三)：什么是IM系統(tǒng)的可靠性？ (稍后發(fā)布)》
《IM開發(fā)快速入門(四)：什么是IM系統(tǒng)的一致性？ (稍后發(fā)布)》
《IM開發(fā)快速入門(五)：什么是IM系統(tǒng)的安全性？ (稍后發(fā)布)》
《IM開發(fā)快速入門(六)：什么是IM系統(tǒng)的的心跳機(jī)制？ (稍后發(fā)布)》
《IM開發(fā)快速入門(七)：如何理解并實(shí)現(xiàn)IM系統(tǒng)消息未讀數(shù)？ (稍后發(fā)布)》
《IM開發(fā)快速入門(八)：如何理解并實(shí)現(xiàn)IM系統(tǒng)的多端消息漫游？ (稍后發(fā)布)》
3、本文內(nèi)容概述
本文將帶你快速了解一個(gè)主流IM系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景、典型架構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)和功能組成，幫你快速建立對(duì)IM系統(tǒng)的主觀認(rèn)知。
如果你不想從技術(shù)的角度理解IM原理，可以嘗試閱讀此文：《知識(shí)科普：IM聊天應(yīng)用是如何將消息發(fā)送給對(duì)方的？（非技術(shù)篇）》。
本文已收入即時(shí)通訊網(wǎng)的入門綱領(lǐng)性文章《新手入門一篇就夠：從零開發(fā)移動(dòng)端IM》。
本文已同步發(fā)布于“即時(shí)通訊技術(shù)圈”公眾號(hào)，歡迎關(guān)注：
▲ 本文在公眾號(hào)上的鏈接是：https://mp.weixin.qq.com/s/h7L4UGHRl7qI1bi8WyZ5iw，原文鏈接是：http://www.52im.net/thread-3065-1-1.html
4、IM的應(yīng)用場(chǎng)景
IM其實(shí)并不局限于聊天、社交這類“典型”應(yīng)用中，實(shí)際上它已經(jīng)廣泛運(yùn)用于我們身邊形形色色的軟件中。
聊天、直播、在線客服、物聯(lián)網(wǎng)等所有需要實(shí)時(shí)互動(dòng)、高實(shí)時(shí)性的場(chǎng)景等等，都需要應(yīng)用到 IM 技術(shù)。
下面這些場(chǎng)景是我們大家都熟悉的，都用到了IM技術(shù)：
- 1）微信、qq、釘釘?shù)戎髁鱅M應(yīng)用：這是IM技術(shù)的典型應(yīng)用場(chǎng)景；
- 2）微博、知乎等社區(qū)應(yīng)用：它們利用IM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用戶私信等點(diǎn)對(duì)點(diǎn)聊天；
- 3）抖音、快手等直播/短視頻應(yīng)用：它們利用IM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了與主播的實(shí)時(shí)互動(dòng)；
- 4）米家等智能家居物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：利用IM技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等；
- 5）滴滴、Uber等共享家通類應(yīng)用：利用IM技術(shù)實(shí)現(xiàn)位置共享；
- 6）在線教育類應(yīng)用：利用IM技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線白板。
5、IM的典型架構(gòu)
一個(gè)典型的IM架構(gòu)類似于下圖這樣：
（本圖引用自《即時(shí)消息技術(shù)剖析與實(shí)戰(zhàn)》學(xué)習(xí)筆記1——IM系統(tǒng)的架構(gòu)》一文）
如上圖所示，IM架構(gòu)中的各分層職責(zé)如下：
- 1）客戶端：作為與服務(wù)端進(jìn)行消息收發(fā)通信的終端；
- 2）接入層：也叫網(wǎng)關(guān)層，為客戶端收發(fā)消息提供入口；
- 3）邏輯層：負(fù)責(zé)IM系統(tǒng)各功能的核心邏輯實(shí)現(xiàn)；
- 4）存儲(chǔ)層：負(fù)責(zé)IM系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)，包括消息內(nèi)容、賬號(hào)信息、社交關(guān)系鏈等；
- 5）第三方服務(wù)：保證APP在未打開或后臺(tái)運(yùn)行時(shí)也能收到消息通知（這主要是第第3方消息推送服務(wù)）。
尤其對(duì)于“接入層”，它的職責(zé)最為關(guān)鍵，具體是：
- 1）保持海量用戶連接；
- 2）解析協(xié)議，對(duì)傳輸內(nèi)容進(jìn)行編解碼；
- 3）維護(hù)客戶端的連接（也叫“Session”）；
- 4）推送消息。
以下文章適合IM架構(gòu)設(shè)計(jì)入門，有興趣可以讀一讀：
6、IM技術(shù)的特點(diǎn)
IM技術(shù)的特點(diǎn)主要就是以下4點(diǎn)：
▶ 1）實(shí)時(shí)性：
對(duì)于IM系統(tǒng)，“實(shí)時(shí)”二字是精髓，也是這項(xiàng)技術(shù)存在關(guān)鍵意義所在。它保證的是消息的實(shí)時(shí)觸達(dá)。
舉個(gè)例子：如果跟你的好友微信或qq聊天，我發(fā)的消息他不能即時(shí)收到，或者他發(fā)的信息你也不知道什么時(shí)候能收到，這基本上也就沒法聊下去了（干嗎不痛快打個(gè)電話呢）。
▶ 2）可靠性：
保證消息的不丟失和不重復(fù)，是IM系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)。試想，當(dāng)你在用qq或微信跟女朋友聊天，好不容易鼓起勇氣向“她”表白，結(jié)果這消息要是丟包了，那肯定得卸載應(yīng)用了，搞不好砸手機(jī)都有可能。當(dāng)然，好話不說二遍，消息重復(fù)也同樣惱人。
以下文章對(duì)消息的不丟/不重問題進(jìn)行了深入探討，有興趣可以詳讀：
▶ 3）一致性：
對(duì)于單聊消息而言，保證同一個(gè)設(shè)備的時(shí)間順序、不同設(shè)備的漫游同步，也是相當(dāng)重要的一環(huán)。
IM系統(tǒng)中的消息交互，就到底就是人跟人在“說話”，前言不搭理后言、或者胡言亂語式的消息展現(xiàn)，那不是人瘋了就是程序瘋了，總之就是沒法再聊下去了。
以下文章對(duì)消息時(shí)序問題進(jìn)行了深入探討，有興趣可以詳讀：
▶ 4）安全性：
保證數(shù)據(jù)傳輸安全、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全、消息內(nèi)容安全，也是IM系統(tǒng)必不可少的特性。尤其在私聊場(chǎng)景下，如果不能做到安全性，聊天的體驗(yàn)跟被人偷窺的感覺是沒有區(qū)別的。
以下文章對(duì)IM的安全問題進(jìn)行了深入探討，有興趣可以詳讀：
7、IM的功能組成
淺顯的角度講，一個(gè)典型的IM功能組成，無非就是以下5樣：
- 1）聯(lián)系人列表；
- 2）聊天界面；
- 3）消息發(fā)送通道；
- 4）消息接收通道；
- 5）消息存儲(chǔ)；
- 6）消息未讀數(shù)。
我們一樣一樣來說說各自的用途。
▶ 1）聯(lián)系人列表：
這個(gè)很好理解，使用IM系統(tǒng)的第一步，就是要解決“跟誰聊”的問題。從功能表象上來說，聯(lián)系人列表也就是社交關(guān)系列表，無非就是個(gè)信息列表界面，有什么特殊的地方？
聯(lián)系人列表看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上它是一系列IM系統(tǒng)的社交關(guān)系確立動(dòng)作的結(jié)果體現(xiàn)。
要想建立聯(lián)系人列表，你可能需要實(shí)現(xiàn)以下邏輯：
- 1）怎么能找到想要聊天的人？（需要實(shí)現(xiàn)隨機(jī)查找？精確查找？）
- 2）怎么決定要不要跟這個(gè)人聊？（需要實(shí)現(xiàn)對(duì)方的個(gè)人信息查看）
- 3）開始發(fā)出好友請(qǐng)求；
- 4）被請(qǐng)求的一方，還可以決定是“同意”還是“拒絕”（“同意”該怎么處理？“拒絕”又該怎么處理？）。
總的來說，聯(lián)系人列表的建立，是一個(gè)IM系統(tǒng)聊天關(guān)系確立的表現(xiàn)，不可或缺。
▶ 2）聊天界面：
聊天界面看似很平常，實(shí)際它就是IM系統(tǒng)客戶端的核心功能所在，所有主要的IM功能都是通過它展現(xiàn)。
它應(yīng)該具備的能力有：
- 1）各種聊天功能按鈕：語音留言、圖片、文字、表情、文件、實(shí)時(shí)電話、實(shí)時(shí)視頻等；
- 2）各種聊天消息顯示：各種消息都有不同的UI顯示元素和處理邏輯；
- 3）流暢的使用體驗(yàn)：大量不同類型的消息顯示時(shí)，不能卡頓；
- 4）即時(shí)顯示聊天消息：網(wǎng)絡(luò)線程收到的消息，要馬上在UI上顯示出來；
- 5）歷史消息的加載：上次聊過的內(nèi)容也得顯示出來吧。
以上只是簡(jiǎn)單羅列，這看似簡(jiǎn)單的聊天界面，能把上面列表的事情做好，工作量也不小吧。
▶ 3）消息發(fā)送通道：
下圖是一個(gè)典型的IM消息收發(fā)通道示意：
如上圖所示，消息發(fā)送通道這個(gè)比較好懂，最淺顯易懂的理解就是用tcp或udp，建立socket長(zhǎng)連接，需要發(fā)消息的時(shí)候，wirte一下就過去了，好簡(jiǎn)單！
但，事情往往不是想象的這么簡(jiǎn)單：
- 1）如何保證這條socket長(zhǎng)連接時(shí)一直處于可用的狀態(tài)？
- 2）當(dāng)socket長(zhǎng)連接不可用時(shí)，用戶此時(shí)發(fā)送的消息該怎么處理？
- 3）怎么保證發(fā)送的消息不丟？
- 4）怎么保證發(fā)送的消息不復(fù)重？
- 5）怎么保證發(fā)送的消息亂序？
- 6）當(dāng)對(duì)方不在線時(shí)，發(fā)送的消息去哪了？
- 7）發(fā)送的消息，能保證實(shí)時(shí)送到？
這么一說，事情還挺多（那不廢話嗎。。。）。
▶ 4）消息接收通道：
正如上節(jié)中的消息收發(fā)通道示意圖所示，消息接收通道也很好理解，對(duì)方通過消息發(fā)送通道write的消息，我得收到并顯示啊。
要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可靠的消息接收通道，也并非易事：
- 1）如何保證socket長(zhǎng)連接通道能隨時(shí)處于良好的邊接狀態(tài)（隨時(shí)接收對(duì)方write的消息）；
- 2）當(dāng)socket長(zhǎng)連接斷開時(shí)，對(duì)方發(fā)送消息該怎么實(shí)現(xiàn)？
- 3）當(dāng)socket恢復(fù)連接時(shí)，怎么恢復(fù)之前的聊天現(xiàn)場(chǎng)？
- 4）當(dāng)我收到對(duì)方的消息時(shí)，對(duì)方怎么知道我已經(jīng)收到了？
- 5）當(dāng)重復(fù)收到對(duì)方的消息時(shí)，該怎么處理？
- 6）當(dāng)收到的消息時(shí)序有錯(cuò)亂，該怎么處理？
▶ 5）消息存儲(chǔ)：
消息存儲(chǔ)這個(gè)功能好理解，聊天的消息如果存儲(chǔ)，下次再聊的時(shí)候就不知道之前聊過什么，做不到這一點(diǎn)，這個(gè)IM系統(tǒng)的聊天體驗(yàn)好不起來。
那么，哪些情況下需要進(jìn)行消息存儲(chǔ)呢：
- 1）對(duì)方不在線時(shí)：聊天消息應(yīng)該存儲(chǔ)（這叫離線消息存儲(chǔ)）；
- 2）對(duì)方在線時(shí)：聊天消息也要存到本地存儲(chǔ)（這叫消息緩存）；
- 3）對(duì)方在線或不在線時(shí)：聊天消息都要存到服務(wù)端（用于實(shí)現(xiàn)多設(shè)備的消息漫游和同步）。
具體要存儲(chǔ)的內(nèi)容和時(shí)機(jī)也就上面這幾樣。
但技術(shù)落到實(shí)處，要做的事情同樣少不了：
- 1）離線消息該怎么多久？
- 2）圖片、短視頻、大文件這類的離線消息，多媒體文件該怎么存（有可能量會(huì)很大）？
- 3）當(dāng)本地的消息積累太多時(shí)，怎么能保證本地存儲(chǔ)的性能？
- 4）當(dāng)應(yīng)用更新、升級(jí)或異常時(shí)，怎么能保證本地存儲(chǔ)的完整性（不被破壞）？
- 5）怎么能保證多設(shè)備消息能不丟、不重、不亂？
這么多需要考慮的內(nèi)容，也挺讓人抓狂。
下圖是一個(gè)IM系統(tǒng)的典型存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)，了解一下：
（本圖引用自《現(xiàn)代IM系統(tǒng)中聊天消息的同步和存儲(chǔ)方案探討》一文）
存儲(chǔ)是IM系統(tǒng)的基石，以下文章可以深入閱讀：
▶ 6）消息未讀數(shù)：
消息未讀數(shù)？看起來也就是那個(gè)所有IM應(yīng)用都有的未讀小紅點(diǎn)嘛。是的，看起來也好簡(jiǎn)單！
然而，消息未讀數(shù)功能的實(shí)現(xiàn)也一樣不簡(jiǎn)單：
- 1）未讀數(shù)是客戶端實(shí)現(xiàn)還是服務(wù)端實(shí)現(xiàn)？
- 2）會(huì)話未讀和總未讀怎么保持一致？
- 3）多終端情況下，怎么保證未讀數(shù)的一致性（我在這臺(tái)設(shè)備上讀沒讀，那臺(tái)設(shè)備怎么知道的？）？
是的，看起來就這么簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的3件事，但深入思考一下，還真的簡(jiǎn)單不起來。
8、本文小結(jié)
IM系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)不單單是IM聊天應(yīng)用這一種形態(tài)，它已經(jīng)融入到互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的方方面面，必竟誰都想自已的應(yīng)用具備“實(shí)時(shí)”交互這種能力，因?yàn)轶w驗(yàn)太好了。
IM系統(tǒng)典型架構(gòu)無非就是網(wǎng)絡(luò)接入層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，除開網(wǎng)絡(luò)接入層，其它各層其實(shí)跟普通的應(yīng)用系統(tǒng)看起來差別并不是太大。
IM系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)來說，就是實(shí)時(shí)性、可靠性、一致性、安全性，除了實(shí)時(shí)性對(duì)于多數(shù)應(yīng)用來說并不關(guān)心，其它的指標(biāo)也很好理解。
IM系統(tǒng)的功能組成上，聯(lián)系人列表用于數(shù)據(jù)模型的建立、聊天界面承載了IM系統(tǒng)的終端展現(xiàn)、消息的收發(fā)通道用于實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)”這個(gè)特性、存儲(chǔ)和未讀數(shù)看似不是必須但用戶體驗(yàn)上確必不可少。
附錄：更多IM開發(fā)資料匯總
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