在上一篇技术短文（单体架构 IM 系统之核心业务功能实现）中，我们讨论了 “信箱模型” 在单体架构 IM 系统中的应用，“信箱模型” 见下图。
客户端 A 将 “信件” 投入到客户端 B 的 “信箱” 中，然后客户端 B 去自己的 “信箱” 中取回自己的 “信件”， “信箱模型” 故此得名。
“信箱模型” 中，所有动作由客户端触发，作为 “信箱” 的服务端被动响应即可； 所以 “信箱模型” 实现逻辑非常简单，但是对于 “信件” 的实时性不高； 客户端 B 想要尽快获取到自己的 “信件”，只能周期性地高频请求。我们知道，在 IM 系统中，所有客户端都在高频请求时，无效请求（即没有获取到自己的消息）是非常高的，这对服务器资源和网络资源来说是一种浪费。 在当前单体架构 IM 系统背景下（单体架构 IM 系统之架构设计），如何进行优化呢？
我们知道，http 是短连接协议，即一次客户端请求和服务端回复后，连接就断开了；在不更换协议（更换协议代价很大）的前提下，我们对其进行优化：服务端接收请求到回复客户端的时间，完全是可以控制的。 描述到这里，很多同学应该已经非常清楚了，即：将短连接的 http 访问优化为 http 长轮询方式，通过 http 长轮询方式模拟出 “长连接” 的效果。 http 长轮询见下图。
http-client 向 http-server 发出请求，http-server 拿到请求后，会立刻 hold 住该请求不返回； http-server 返回响应需要满足下面任何一个条件：
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超过了一定时间，比如15秒，即超时了；（该条件减少了无效的 http 请求）
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在超时之前产生了该 http-client 的数据。（该条件提高了消息的实时性）
http-client 收到响应后，会立刻再次向 http-server 发出请求，重复上述过程。
在单体架构 IM 系统的服务端，只需改造 http 部分，增加一个【http 长轮询】的插件即可大大提高消息的实时性，改造成本低，见效快！ 那么 【http 长轮询】插件应该如何实现呢？我们分别介绍 “定时器” 和 “时间轮” 两种实现方案。
方案一、 定时器方案
定时器方案非常容易理解，即针对每一个 http 客户端，当服务端接收到请求后，就开启 15秒（假设超时时间是 15秒）的定时器；15秒内若产生了消息，则立刻返回，否则就等15秒后超时返回。我们基于 Go 语言代码进行描述，如下。
chTimeout := make(chan struct{}, 1) //定义 “超时管道”
go func() {time.Sleep(time.Second * POLLING_TIMEOUT) //定时器15秒超时fmt.Printf("INFO | [heartHandler] timeout")chTimeout <- struct{}{} //超时后，向“超时管道” 中写入元素
}()select {case <-chTimeout: //从 “超时管道” 中读数据fmt.Fprint(w, "nonthing")case msg := <-chPushMsg: //从 “消息管道” 中读数据bs, _ := json.Marshal(msg)fmt.Fprint(w, string(bs))
}通过 Go 语言代码实现定时器方案非常简单！
在 Go 语言中有一个类似于 “IO 多路复用” 的用法，即通过 select-case 语句实现对多个管道的监听，哪个管道先有了数据，就执行哪个 case 语句。
基于此，我们定义了两个管道，一个是用于 15 秒定时器超时的 “超时管道”，一个是传输消息的 “消息管道”； “超时管道” 在一个独立的协程中，由 “定时器” 控制，超时后向 “超时管道” 写入一个元素数据 （即 struct{}，内容不重要，有数据即可表示超时）。select-case 语句非常巧妙地帮助我们实现了 要么15秒后超时返回，要么15秒内有消息即可返回的选择情况。
我们分析一下这个定时器实现方案：服务端需要针对每一次的 http 请求，分别启动一个 “定时器”；”定时器“ 在本质上是一个计算脉冲的计数器，达到设定值之后，通过软中断方式向 CPU 发起中断请求；当 http 客户端并发请求增大之后，服务端同时运行的 “定时器” 也会增多，于是软中断也增多，CPU 会经常性的停下手头工作去处理中断请求，CPU的工作效率会大大降低。那么，在 http 客户端数量不断增多的时候，如何进行优化呢？ 下面的时间轮方案可以非常优雅地解决这个问题。
方案二、时间轮方案
在时间轮实现方案只需要一个每秒走一格的定时器即可，其核心思想是将同一秒内超时的所有客户端进行批量处理；见下图。
在该时间轮实现方案中，需要准备三个数据结构：
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一个作为 “时间轮” 的循环队列，该时间轮的指针，每秒钟走一格，走一圈是一个完整的超时周期（图中超时时间是 13秒）；
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一个用户维度的 map<uid, 时间轮时间>，该 map 的 key 是用户 uid，value 是时间轮指针所指向的时间刻度；
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一个时间轮时间维度的 map<时间轮时间， uid列表>，该 map 的 key 是时间轮的刻度，value 是这个时间刻度时所有发起 http 请求的 uid 列表。
当客户端发出 http 请求到服务端时，服务端将用户和当前时间刻度信息分别写入到上述的两个 map 中；在 13 秒超时之前，如果产生了用户的消息，则从上述两个 map 中删除用户和时间刻度信息；时间轮当前指针每走一格所指向的时间刻度，该时间刻度对应的用户列表就是 13 秒前发出 http 请求的用户列表，这些用户就是超时的客户端，需要超时返回，即返回空的 http 响应。
这样描述可能比较抽象，我们举一个例子：
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假设当前时间轮指针指向了当前时间刻度 2，此时 有三个客户端分别是 101、102、103 发出 http 请求到服务端，服务端需要在 第一个 map 中分别写入 <101, 2> ， <102, 2>，<103, 3>，在第二个 map 中写入 <2, [101, 102, 103]>；
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三秒后，时间轮指针指向了当前时间刻度 5，此时产生了用户 102 的消息，服务端需要先从第一个 map 中删除元素 <102, 2>（同时记录下时间刻度 2，方便后续操作），再从第二个 map 中删除 102 的记录，删除后的map为 <2, [101, 103]>；
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九秒后，在时间轮指针指向当前刻度 2 时，此时第二个 map 中，key 是 2 的所有的uid列表，即 [101, 103]，就是所有超时的客户端列表，需要超时返回。
时间轮实现方案，通过一个定时器实现了对同一秒内超时的所有客户端的批量处理。
最后，对文中关键进行总结：
1、基于 http 周期轮询方式的 “信箱模型”，消息的实时性不高，可优化为 http 长轮询方式，通过 http 长轮询模拟出 “长连接” 的效果；
2、http 长轮询有两种实现方案：定时器方案和时间轮方案；
3、Go 语言实现的定时器方案，通过 select-case 语句实现了对多个管道的多路复用监听，达到了随时产生消息随时返回或超时返回的目的； 定时器方案适用于客户端数量较少的情况；
4、时间轮方案实现了对同一秒内所有超时客户端的批量处理，该方案需要三个数据结构：循环队列，map<uid，时间>， map<时间， uid列表>。
大家思考一下：
在该单体架构的 IM 系统中，http 短轮询方式优化成 http 长轮询方式后，点对点消息发送逻辑，需要调整吗？
（http 短轮询方式的消息发送逻辑参见技术短文：单体架构 IM 系统之核心业务功能实现）
