一些在设计IM通讯模块时的架构经验

前言

IM模块承载着复杂功能，需要提供通讯支持，数据支持，以及页面的支持。随着项目的进度推进，业务信令，以及数据类型会增加的非常快，对业务功能的快速响应尤为重要。

UI模块

思路可以沿用MVVM的思路，通过VM来驱动UI的更新，通过实现不同的VM协议来制定不同的UI展示规则。

需要注意的是尽量避免相似业务维护这多套代码。比如单选用户转发消息，多选用户创建群聊，从群员列表选择用户操作，这几个业务就存在相似的业务逻辑，区别可能在不同的数据源，不同的选择逻辑，不同的数据验证逻辑。这样就可以通过抽象ViewModel的方法，来共用一套UI选择展示界面。

通讯/数据模块

多使用协议来抽象功能模块逻辑，方便后期支持多种业务。比如，数据接收器的功能逻辑大致相同，启用的逻辑也大致相同，那么使用协议实现可以更容易的维护逐渐增多的接收器；

为功能模块提供插件注入口，通过加载不同的插件，使新功能在原有逻辑中也能生效，而不需要修改原有逻辑。比如，消息信令的处理，只需实现不同的消息信令处理插件，并注册到消息接收器中，新的信令协议就可以生效。

IM业务存在高并发的场景，在设计通讯/数据模块时，需要预先规划下线程的使用，避免后期由于线程资源问题引起的性能瓶颈。

UI模块设计

UI层的模块设计需要注意高并发情况下的性能优化。

比如在接收高流量的消息的时，如聊天详情页面很容易陷入瓶颈。

  1. 渲染频次过高会导致主线程阻塞，比如复杂的聊天气泡，会导致App卡顿，可以设计异步串型队列来限流高并发状态下的渲染频次。
  2. 不必要的在主线程的数据库操作也会造成主线程阻塞，可以通过缓存减少查询次数，也可以改为异步执行。
  3. 加载过多的资源，会导致App OOM，特别是对数据库资源的占用（Realm有这个问题）会有额外的资源消耗，需要制定合适的资源释放逻辑，来保证内存的占用情况，自动释放池也可以解决一些简单的内存管理问题。

通讯/数据模块设计

网络层

TCP连接管理模块（IMSocket）

IM最先要做的是建立与服务端的Socket链接，我选用了GCDAsyncSocket作为底层来搭建整个TCP管理模块。

  1. 网络状态监控使用AFNetworkReachabilityManager，需要根据网络状态来执行TCP的断连或者重连。
  2. 实现Socket的连接状态维护，当Socket连接状态变化时，发送通知。
  3. 提供Socket的配置API，方便后期做环境切换。
  4. 根据通信协议生成用于发送的数据包，并对包体内容进行AES加密。
  5. 接收到数据后，对数据进行预处理，先判断数据是否粘包，对数据包进行拆包。待包完整后，对数据进行AES解密。
  6. 心跳策略，根据不同的网络选择不同的心跳间隔。

TCP请求管理模块（IMEngine、IMRequestDispatcher）

完成TCP连接后，需要实现TCP的请求管理，如维护AskId，公共请求参数配置。

  1. 通过AskId维护请求与接收响应的回调。实现只响应一次的回调以及可多次响应可手动注销的回调。
  2. 接入protocol buffer与服务端定义通信协议。
  3. 实现基于protocol buffer的请求协议与响应协议，定义每个请求的请求类型，以及响应时用哪个模型解析数据。
  4. 实现请求超时逻辑与请求取消逻辑。

IM请求管理模块（IMConnectAssistant、IMHTTPAssistant）

对TCP、HTTP请求进行封装管理，配置公共请求参数，管理连接的重试逻辑。

  1. 在请求的生命周期中，增加注入口，方便业务使用时有更多的时机可以选。例如，在请求构造完成且未发送时，提供修改请求参数的回调。
  2. 维护请求的生命周期状态，如等待发起，发起中，完成响应，被取消等。
  3. 维护请求队列，当请求失败后，记录下请求，根据策略放入重试队列。

长链接通知分发模块（IMNotificationAssistant）

处理基于IM协议的长链接回调，对响应进行识别处理，根据内容通知不同的模块触发动作，比如新消息提醒，会话配置变更通知。

为通知分发模块开一个并行队列，但需要限制队列的最大并发数，防止高并发时线程爆炸。

TCP消息通信协议（TCPMessage，HTTPRequest）

实现与服务端PB协议的TCP请求封装，与服务器的HTTP请求封装。

数据层

IM状态管理模块（IMManager）

主要负责网关鉴权流程，IM登录流程，IM用户信息管理，注册其他模块等。

  1. 实现网关鉴权逻辑，IM服务心跳包管理。
  2. 实现IM登录逻辑，登录失败后重连逻辑，Socket中断后重连逻辑。
  3. 实现用户注销逻辑，用户数据清理逻辑。
  4. 配置用户数据库，注册数据集合观察器。

举例：比如当用户的token变化时，需要重新链接IM。当网络出现抖动时，需要开启IM登录重试。当用户完成IM登录时，需要拉取离线消息，群组信息等。

IM数据库（IMDB）

我选用的是Realm作为数据库框架，数据集合的更新通知挺好用。

  1. 保证一人一库，实现用户数据隔离。
  2. 维护IM相关业务的数据模型管理。
  3. 维护数据库迁移。
  4. 维护数据库连接池。

模型与扩展（Model、Extension）

管理IM相关的数据模型，比如消息、会话、用户、群组等。

Model的Extension默认分为3个部分，Attributes、Database、Factory。

  1. Attrubtes用于类属性的扩展，如判断消息是否属于加密类型，会话是否属于群组会话等。
  2. Database用于数据库CRUD的扩展，如获取未读消息数，查询会话中的关联消息等。
  3. Factory用于模型特定形式的构建，如构建文件分享的消息，根据用户创建聊天回话等。

####数据接收器（IMDataFetcher）

使用协议实现IM数据的获取逻辑，分为主动获取与被动通知获取两种形式，包含HTTP与TCP API。

  1. 维护接收器的获取状态。
  2. 注册通知接收器，如当发生群组列表更新时，新消息提醒时，触发数据接收动作。
  3. 为存在高并发场景的数据接收器增设任务队列。当队列空闲时，直接触发任务。当队列繁忙时，任务会进入队列等待，由定时器触发任务。另外获取消息这样的API存在重复性，堆积在任务队列中请求所能响应的数据时相同的，所以当定时器触发任务时，可以将失效的任务直接丢弃处理，避免重复请求。

####消息处理器（IMMessageProcesser）

抽象接收消息逻辑，统一处理业务方提供的多条消息通道。

不同通道对消息的处理有所不同，需要提供功能插件，在消息完成模型构建和校验后，对消息进行处理。

举例：分包消息则对消息进行转存处理，撤回消息指令则直接执行后丢弃指令消息等。

数据集合监听器（IMDBObserver）

通过数据库通知自动触发，承担了大部分的数据更新需求。

  1. 这里用到了Realm的特性，Realm可以根据规则指定一个数据集合，比如所有isRead为False的未读消息集合。当数据集合中的发生数据新增，数据修改，数据删除时，均能通知给注册者。
  2. 我们对特定数据集合进行监听，当数据集合发生变化时，触发预设操作。比如，有新消息入库时，触发对应会话的最近消息属性更新。当群组信息（名称）变更时，触发对应会话的属性更新。
  3. 为存在高并发情况的DBObserver创建任务队列。当集合的更新频率过高时，也将任务存入队列，使用定时器限制任务并发量。

举例：当消息处理器将新消息入库后，监听器会获取到新消息，并判断是否需要更新对应会话，是否出发消息提醒，是否根据消息的类型来执行不同的任务。

模型数据源（IMDBSource）

主要用于为UI层提供数据。

  1. DBSource中配置了数据集合，数据集合的监听器，监听器的回调代理，监听器的回调线程。
  2. 监听器代理包含了数据CUD，UI层通过实现监听器代理，即可实现数据驱动的显示模式。

举例：在聊天详情页面，分页获取消息数据。当有新消息入库时，通过DBSource通知UI层进行更新。

封装UI层对数据的获取需求。