如何快速开发一个IM系统

2022-04-24 06:31:58

本文将会给大家介绍如何开发一个简单的即时通讯系统(IM)。

为什么不简单

我们的站点加一个即时通讯(IM)的功能，那么我们怎么做？

在回家的路上，问了同是实习生（网络方向）的舍友这样一个问题，他回答：“很简单，只需要在服务端保存一个list，收到一个人的message后，我转发给list中指定的另一个人就好啦”

接着，我们讨论了一晚上下面的几个问题

对方不在线怎么办？
内存里保存list的话，人多了怎么办？
怎么查看历史记录？怎么多端同步数据？
为什么微信用户只能建立有限个群，并且群聊功能很晚才开放？为什么微信好友数是有上线的？
怎么保证消息有序、不丢失数据？
如何保证消息的时效性?
如何承担高并发流量？

最后讨论的结果是：开发一个稳定高效的IM产品是相对困难的，上面这些难题，QQ、微信等产品都遇到过。而且IM产品一旦量达到一定程度，性能、稳定性、可用性等的挑战会越来越大，开发维护都十分困难，需要不断的打磨锤炼，才能保证是一个可靠稳定的IM产品。

为什么简单

同样是一个IM的小白，在看到 tableStore产品的 timeline模型后，只花了一个下午的时间，就理解了IM和做出一个可使用的demo。

Timeline 模型是 TableStore 团队针对消息数据场景所新创的一个数据模型，它的特色在于能够满足消息数据场景对消息保序、海量消息存储、实时同步的特殊需求。目前 Timeline 模型主要能够解决以下场景的需求：

IM : 如钉钉、微信
Feed流：如微博、朋友圈
IOT消息下推：如天猫精灵
无限Topic的队列

具体的文章可以参考：

介绍

接下来我们来完成这样的一个即时通讯产品的demo。正因为是一个demo，我们关注核心功能，所以在设计和其他功能上都会从简，方便大家理解和阅读。

1. 设计功能

一对一私聊
群聊

2. 表结构

目前版本的 timeline 只解决消息存储和同步问题，其他元数据相关的表还是需要我们自己来完成的。下面所有的表都使用tableStore 这款NoSQL分布式数据库进行存储，存储量和并发不用担心。

1.User 表

主要包含用户相关的信息。虽然大部分信息在demo中并没有使用。

        private String userName;  //用户名，为了简化，我们使用userName作为id，在tablestore中作为pk
        private int age;          //年龄
        private String gender;    //性别
        private String sign;      //个性签名

2.Group 表

主要包括群组的信息。demo中实际上我们仅仅使用了 groupName

        private String groupName;        //群名，为了简化，我们使用groupName作为id，在tablestore中作为pk
        private String groupType;        //群标签，群类别
        private String groupDescription; //群描述

3.groupUser 表

主要记录了一个群中包含哪些群成员，这样当收到一条群消息就知道了同步给哪些成员。在 tablestore中这样设计。

主键（pk）	类型
groupName	String
userName	String

3. 工程结构

工程采用springboot做的后端框架，前端用了vue.js用来简单展示数据，具体代码附件中。

4. 核心代码逻辑

工程上其实主要在使用框架（springboot、vue.js），这里就不在一一列举，下面主要介绍timeline相关的一些使用。而这些核心代码在官方的github仓库（https://github.com/aliyun/tablestore-timeline）的测试用例里也有样例代码，不仅仅有IM相关的，还有朋友圈、微博这种feed流场景的样例代码，而我作为一个使用者只需要拿过来直接用就好啦，十分方便！

4.1 给指定好友发送消息

 /**
 * 发送个人消息
 */
public void sendPersonalMessage(String userNameFrom, String userNameTo, IMessage message) {
    //创建发送方的timeline
    Timeline sender = new Timeline(userNameFrom, store);
    //存储消息：发送者存到自己的发件箱
    sender.store(message);
    //创建接收者的timeline
    Timeline receiver = new Timeline(userNameTo, sync);
    //同步消息：存到接收者的收件箱
    receiver.store(message);
    logger.debug("【" + userNameFrom + "】send Message to 【" + userNameTo + "】");
}

4.2 群发消息

/**
 * 发送群组消息
 */
public void sendGroupMessage(String groupName, IMessage message) {
    //获取该群组所有的人员列表
    List<String> groupMembers = userAndGroupService.listGroupMembers(groupName);
    logger.debug("Begin send Message to " + groupMembers.size() + " members");
    //存储消息：存到自己的发件箱
    Timeline sender = new Timeline(groupName, store);
    sender.store(message);
    //同步消息：给群里的所有人发一份，
    for (String user : groupMembers) {
        Timeline receiver = new Timeline(user, sync);
        receiver.store(message);
    }
    logger.debug("End send Message to " + groupMembers.size() + " members");
}

4.3 元数据、消息内容搜索

IM产品经常需要搜索数据，其中主要包括：

用户、群的元数据搜索
历史消息内容的搜索

这些功能将会在上线 TableStore 2.0的SearchIndex功能后一起发布，届时Timeline模型将原生支持强大的搜索能力，满足开发者不同的需求。

运行

大家可以尝试自己运行一下代码，很简单的几个步骤就把系统运行起来了。

1. 开通服务（免费）

tablestore有足够多的免费额度，可以做很多事情。我们去官网 https://www.aliyun.com/product/ots 开通实例，通过控制台创建一个实例

endpoint ：自己的实例的网址，类似 https://xxxxxx.cn-hangzhou.ots.aliyuncs.com
instanceName ：自己的实例的名字，即上面网址的前缀

2. 获取AK

阿里云所有的服务几乎都是通过AccessKeyID 和AccessKeySecret来做鉴权的。我们点击用户的如下按钮，按照提示获取一个AccessKeyID 和AccessKeySecret。

3. 运行代码

下载指定分支代码
从附件中下载源码。
在源码中编译代码
1. linux下 ./gradlew build
2. windows下: gradlew.bat build
3. 提示：网络不好时间可能会比较久，如果自己本机安装过gradle的话，也可以直接使用 gradle build 来进行编译

启动项目

其中xxxx相关的要换成自己的阿里云实际的配置。

java -jar build/libs/im-demo.jar  \
    --aliyun.tablestore.endpoint="xxxxx" \
    --aliyun.tablestore.AccessKeyID="xxxxx" \
    --aliyun.tablestore.AccessKeySecret="xxxxx" \
    --aliyun.tablestore.instanceName="xxxxx"

浏览器访问 http://localhost:8081/ 自己多开几个页面孤独聊天，或者将地址发给好友一起体验！

感受

tableStore提供的timeline模型，把IM的开发变得如此简单，任何人都能够简单的使用，在并发、容量、消息顺序等各种问题上都不用担心。
简单的demo开发很容易，但是一个功能完善的IM产品开发，还是需要开发人员了解Timeline如何和其他组件一起使用。Timeline仅仅是提供了IM产品的核心支持，作为一个企业级的IM产品支柱而存在。如果Timeline产品能提供补充IM产品的完整设计，那么相信更多的人会感觉IM易如反掌。
Demo的细节设计上目前都是从简的，仅为了体验Timeline模型。

最后，欢迎加入我们的钉钉群（群号：11722164）进行交流。

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