本文引用了沈剑《如何保证IM实时消息的“时序性”与“一致性”？》一文的图片和内容（因为太懒，图没从新画），原文连接在文末。php
一、引言
本文接上篇《零基础IM开发入门(三)：什么是IM系统的可靠性？》，讲解IM系统中消息时序的一致性问题。html
所谓的一致性，在IM中一般指的是消息时序的一致性，那就是：程序员
- 1）聊天消息的上下文连续性；
- 2）聊天消息的绝对时间序。
再具体一点，IM消息的一致性体如今：web
- 1）单聊时：要保证发送方发出聊天消息的顺序与接收方看到的顺序一致；
- 2）群聊时：要保证全部群员看到的聊天消息，与发送者发出消息时的绝对时间序是一致的。
IM系统中消息时序的一致性问题是个看似简单，实则很是有难度的技术热点话题之一，本文尽可能以通俗简显的文字为你讲解IM消息时序一致性问题的产品意义、发生缘由、解决思路等。算法
二、系列文章
《零基础IM开发入门(三)：什么是IM系统的可靠性？》服务器
《零基础IM开发入门(四)：什么是IM系统的消息时序一致性？》（* 本文）微信
《零基础IM开发入门(五)：什么是IM系统的安全性？ (稍后发布)》网络
《零基础IM开发入门(六)：什么是IM系统的的心跳机制？ (稍后发布)》
《零基础IM开发入门(七)：如何理解并实现IM系统消息未读数？ (稍后发布)》
《零基础IM开发入门(八)：如何理解并实现IM系统的多端消息漫游？ (稍后发布)》
三、消息时序的一致性，对于IM的意义
现现在，因为移动互联网的普及，现代人的实际社交关系，几乎彻底是靠IM这种即时通信社交工具所组织起来的，IM这种工具的重要性不言而喻。
IM在现代人的生活中，愈来愈重要，但也越来日常。如今想联系一我的，第一时间想到的不是打个电话，而是发个“微信”或“QQ”。是的，IM这玩意承载的意义愈来愈多。
消息时序的一致性问题，对于IM的意义，毫无疑问带来的不仅是简简单单的所谓用户体验问题。咱们来看看例子。
假设：你跟女神的表白正进入到关键阶段，聊着聊着就由于这烂IM，致使聊天消息前言不搭后语，此刻1000千米外你的女神真一脸蒙逼的盯着手机看你的“醉话”，后果是多么严重——这半年来的“舔狗”生活、忍辱负重，算是白白被程序员这群“格子衫”、“地中海”们给祸害了。
再往严重了说，就由于这烂IM，让你失去了这可贵的借助女神优良基因，改造家族后代颜值的绝佳机会，无不让人痛心疾首。。。
上面这个例子，说的还只是单聊，若是是群聊，则问题可能还会被无限放大：试想一个技术交流群，正在激烈的争吵着“php是世界最好语言”这种话题的时候，突然就想砸手机了，不是由于吵的太凶，而由于消息顺序全乱彻底无法看，已经严重影响键盘侠们积极发表我的意见了。
四、凭什么说保证消息时序的一致性很困难？
4.1 基本认知
在普通IM用户的眼里，消息无非是从一台手机传递到另外一台手机而已，保证时序有何困难？
是的，普通用户这么认为，从技术上讲，他只是单纯的将IM消息的收发过程理解为单线程的工做模式而已。
实际上，在IM这种高性能场景下，服务端为了追求高吞吐、高并发，用到了多线程、异步IO等等技术。
在这种状况下，“高并发”与“顺序”对于IM服务端来讲，原本就是矛盾的，这就有点鱼与熊掌的味道了（二者很难兼得）。
因此，要实现IM场景下的消息时序一致性，须要作出权衡，并且要考虑的技术维度至关多。这就致使具体技术实施起来没有固定的套路，而因为开发者技术能力的良莠不齐，也就使得不少IM系统在实际的效果上会有较大问题，对于用户而言也将直接在产品体验上反应出来。
下面将具体说明技术难点所在。
4.2 没有全局时钟
如上图所示，一个真正堪用的生产系统，显示不可能全部服务都跑在一台服务器上，分布式环境是确定的。
那么：在分布式环境下，客户端+服务端后台的各类后台服务，都各自分布在不一样的机器上，机器之间都是使用的本地时钟，没有一个所谓的“全局时钟”（也没办法作到真正的全局时钟），那么所谓的消息时序也就没有真正意义上的时序基准点。因此消息时序问题显然不是“本地时间”能够彻底决定的。
4.3 多发送方问题
服务端分布式的状况下，不能用“本地时间”来保证时序性，那么可否用接收方本地时间表示时序呢？
遗憾的是，因为多个客户端的存在（好比群聊时），即便是一台服务器的本地时间，也没法表示“绝对时序”。
如上图所示：绝对时序上，APP1先发出msg1，APP2后发出msg2，都发往服务器web1，网络传输是不能保证msg1必定先于msg2到达的，因此即便以一台服务器web1的时间为准，也不能精准描述msg1与msg2的绝对时序。
4.4 多接收方问题
多发送方不能保证时序，假设只有一个发送方，可否用发送方的本地时间表示时序呢？遗憾的是，因为多个接收方的存在，没法用发送方的本地时间，表示“绝对时序”。
如上图，绝对时序上，web1先发出msg1，后发出msg2，因为网络传输及多接收方的存在，没法保证msg1先被接收到先被处理，故也没法保证msg1与msg2的处理时序。
4.5 网络传输与多线程问题
既然多发送方与多接收方都难以保证绝对时序，那么假设只有单一的发送方与单一的接收方，可否保证消息的绝对时序一致性呢？
结论是悲观的，因为网络传输与多线程的存在，这仍然不行。
如上图所示，web1先发出msg一、后发出msg2，即便msg1先到达（网络传输其实还不能保证msg1先到达），因为多线程的存在，也不能保证msg1先被处理完。
五、如何保证绝对的消息时序一致性？
经过上一章内容的总结，咱们已经对IM中消息时序一致性问题所产生的原因，有了较为深入的认识。
从纯技术的角度来讲，假设：
- 1）只有一个发送方；
- 2）一个接收方；
- 3）上下游链接只有一条socket链接；
- 4）经过阻塞的方式通信。
这样的状况下，难道不能保证先发出的消息被先处理，进而被先展现给消息的接收者吗？
是的，能够！
但实际生产状况下不太可能出现这种IM系统，必竟单发送方、单接收方、单socket链接、阻塞方式，这样的IM一旦作出来，产品经理会立马死给你看。。。
六、实用的优化思路
6.1 一对一单聊的消息一致性保证思路
假设两人一对一聊天，发送方A依次发出了msg一、msg二、msg3三条消息给接收方B，这三条消息该怎么保证显示时序的一致性（发送与显示的顺序一致）？
咱们知道，发送方A依次发出的msg一、msg二、msg3三条消息，到底服务端后，再由服务端中转发出时，这个顺序因为多线程的网络的问题，是有可能乱序的。
那么结果就多是这样：
如上图所示，会出现与发出时的消息时序不一致问题（收到的消息顺序是：msg三、msg一、msg2）。
不过，实际上一对一聊天的两我的，并不须要全局消息时序的一致（由于聊天只在两人的同一会话在发生），只须要对于同一个发送方A，发给B的消息时序一致就好了。
常见优化方案，在A往B发出的消息中，加上发送方A本地的一个绝对时序（好比本机时间戳），来表示接收方B的展示时序。
那么当接收方B收到消息后，即便极端状况下消息可能存在乱序到达，但由于这个乱序的时间差对于普通用户来讲体感是很短的，在UI展示层按照消息中自带的绝对时序排个序后再显示，用户实际上是没有太多感知的。
6.2 多对多群聊的消息一致性保证思路
假设N个群友在一个IM群里聊天，应该怎样保证全部群员收到消息的显示时序一致性呢？
首先：不能像一对聊天那样利用发送方的绝对时序来保证消息顺序，由于群聊发送方不单点，时间也不一致。
或许：咱们能够利用服务器的单点作序列化。
如上图所示，此时IM群聊的发送流程为：
- 1）sender1发出msg1，sender2发出msg2；
- 2）msg1和msg2通过接入集群，服务集群；
- 3）service层到底层拿一个惟一seq，来肯定接收方展现时序；
- 4）service拿到msg2的seq是20，msg1的seq是30；
- 5）经过投递服务讲消息给多个群友，群友即便接收到msg1和msg2的时间不一样，但能够统一按照seq来展示。
这个方法：
- 1）优势是：能实现全部群友的消息展现时序相同；
- 2）缺点是：这个生成全局递增序列号的服务很容易成为系统瓶颈。
还有没有进一步的优化方法呢？
从技术角度看：群消息其实也不用保证全局消息序列有序，而只要保证一个群内的消息有序便可，这样的话，“消息id序列化”就成了一个很好的思路。
上图这个方案中，service层再也不须要去一个统一的后端拿全局seq（序列号），而是在service链接池层面作细小的改造，保证一个群的消息落在同一个service上，这个service就能够用本地seq来序列化同一个群的全部消息，保证全部群友看到消息的时序是相同的。
关于IM的系统架构下使用怎么样实现消息序列化，或者说全局消息ID的生成方案，这又是另外一个很热门的技术话题。
有兴趣，能够深刻阅读下面这个系列：
《IM消息ID技术专题(一)：微信的海量IM聊天消息序列号生成实践（算法原理篇）》
《IM消息ID技术专题(二)：微信的海量IM聊天消息序列号生成实践（容灾方案篇）》
《IM消息ID技术专题(三)：解密融云IM产品的聊天消息ID生成策略》
《IM消息ID技术专题(四)：深度解密美团的分布式ID生成算法》
这个系列中，尤为微信的趋势递增ID生成思路（注意：趋势递增不是严格递增，趋势递增意味着中问有ID被跳过也没事），对于分布式IM的消息ID来讲是很是切实可行的。
是的，对于IM系统来讲，绝对意义上的时序很难保证，但经过服务端生成的单调递增消息ID的方式，利用递增ID来保证时序性，也是一个很可性的方案。
七、小结一下
IM系统架构下，消息的绝对时序是很困难的，缘由多种多样，好比：没有全局时钟、多发送方、多接收方、多线程、网络传输不肯定性等。
一对一单聊时，其实只须要保证发出的时序与接收的时序一致，就基本能让用户感受不到乱序了。
多对多的群聊状况下，保证同一群内的全部接收方消息时序一致，也就能让用户感受不到乱序了，方法有两种，一种单点绝对时序，另外一种实现消息id的序列化（也就是实现一种全局递增消息ID）。
八、参考资料
[1] 如何保证IM实时消息的“时序性”与“一致性”？，做者：沈剑
[2] 一个低成本确保IM消息时序的方法探讨，做者：封宇
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