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webSocket(二) 短轮询、长轮询、Websocket、sse

简介

Web Sockets定义了一种在通过一个单一的 socket 在网络上进行全双工通讯的通道。仅仅是传统的 HTTP 通讯的一个增量的提高,尤其对于实时、事件驱动的应用来说是一个飞跃。 通过Polling(轮询)、Long-Polling(长轮询)、Websocket、sse的对比。四种Web即时通信技术比较它们的实现方式各自的优缺点。 对比优缺点如下:

# 轮询(Polling) 长轮询(Long-Polling) Websocket sse
通信协议 http http tcp http
触发方式 client(客户端) client(客户端) client、server(客户端、服务端) client、server(客户端、服务端)
优点 兼容性好容错性强,实现简单 比短轮询节约资源 全双工通讯协议,性能开销小、安全性高,可扩展性强 实现简便,开发成本低
缺点 安全性差,占较多的内存资源与请求数 安全性差,占较多的内存资源与请求数 传输数据需要进行二次解析,增加开发成本及难度 只适用高级浏览器
延迟 非实时,延迟取决于请求间隔 同短轮询 实时 非实时,默认3秒延迟,延迟可自定义

上面基本上包含了各个实现方式的优点缺点,它们基于什么协议、由那端主动发送数据。

轮询(Polling)

短轮询(Polling)的实现思路就是浏览器端每隔几秒钟向服务器端发送http请求,服务端在收到请求后,不论是否有数据更新,都直接进行响应。在服务端响应完成,就会关闭这个Tcp连接,如下图所示:

webSocket

示例代码实现如下:

function Polling() {
    fetch(url).then(data => {
        // somthing
    }).catch(err => {
        console.log(err);
    });
}
setInterval(polling, 5000);
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  • 优点:可以看到实现非常简单,它的兼容性也比较好的只要支持http协议就可以用这种方式实现。
  • 缺点:但是它的缺点也很明显就是非常的消耗资源,因为建立Tcp连接是非常消耗资源的,服务端响应完成就会关闭这个Tcp连接,下一次请求再次建立Tcp连接。

COMET

**Alex Russell(Dojo Toolkit 的项目 Lead)**称这种基于HTTP长连接、无须在浏览器端安装插件的“服务器推”技术为“Comet”。 常用的COMET分为两种:基于HTTP的长轮询(long-polling)技术,以及基于iframe的长连接流(stream)模式

长轮询(Long-Polling)

客户端发送请求后服务器端不会立即返回数据,服务器端会阻塞请求连接不会立即断开,直到服务器端有数据更新或者是连接超时才返回,客户端才再次发出请求新建连接、如此反复从而获取最新数据。大致效果如下:

webSocket

客户端的代码如下:

function LongPolling() {
    fetch(url).then(data => {
        LongPolling();
    }).catch(err => {
        LongPolling();
        console.log(err);
    });
}
LongPolling();
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  • 优点: 长轮询和短轮询比起来,明显减少了很多不必要的http请求次数,相比之下节约了资源。
  • 缺点:连接挂起也会导致资源的浪费。

基于iframe的长连接流(stream)模式

当我们在页面中嵌入一个iframe并设置其src时,服务端就可以通过长连接“源源不断”地向客户端输出内容。 例如,我们可以向客户端返回一段script标签包裹的javascript代码,该代码就会在iframe中执行。因此,如果我们预先在iframe的父页面中定义一个处理函数process(),而在每次有新数据需要推送时,在该连接响应中写入。那么iframe中的这段代码就会调用父页面中预先定义的process()函数。(是不是有点像JSONP传输数据的方式?)

  // 在父页面中定义的数据处理方法
  function process(data) {
      // do something
  }

  // 创建不可见的iframe
  var iframe = document.createElement('iframe');
  iframe.style = 'display: none';
  // src指向后端接口
  iframe.src = '/long_iframe';
  document.body.appendChild(iframe);
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后端还是以node为例

const app = http.createServer((req, res) => {
    // 返回数据的方法,将数据拼装成script脚本返回给iframe
    const iframeSend = data => {
        let script = `<script type="text/javascript">
                        parent.process(${JSON.stringify(data)})
                    </script>`;
        res.write(script);
    };

    res.setHeader('connection', 'keep-alive');
    // 注意设置相应头的content-type
    res.setHeader('content-type', 'text/html; charset=utf-8');        
    // 当有数据更新时,服务端“推送”数据给客户端
    EVENT.addListener(MSG_POST, iframeSend);

    req.socket.on('close', () => {
        console.log('iframe socket close');
        // 注意在连接关闭时移除监听,避免内存泄露
        EVENT.removeListener(MSG_POST, iframeSend);
    });
});

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效果如下:

webSocket

不过使用iframe有个小瑕疵,因此这个iframe相当于永远也不会加载完成,所以浏览器上会一直有一个loading标志。

他的优缺点和上面的长轮询一样。

Websocket

WebSocket的一些特性和基础使用方法在这里就不多赘述了,请看另一篇博客webSocket(一) 浅析; 大致代码如下: 服务端

    const express = require('express');
    const app = express();
    const server = require('http').Server(app);
    const WebSocket = require('ws');

    const wss = new WebSocket.Server({port: 8080});
    wss.on('connection', function connection(ws) {
        console.log('server: receive connection');
        ws.on('message', function incoming(message) {
            console.log('server: recevied: %s', message);
        });
        ws.send('world');
    });

    app.get('/', function (req, res) {
        res.sendfile(__dirname + '/index.html');
    });
    app.listen(3000);
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客户端

    const ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');
    ws.onopen = function () {
        console.log('ws onopen');
        ws.send('from client:hello');
    };
    ws.onmessage = function (e) {
        console.log('ws onmessage');
        console.log('from server:' + e.data);
    }
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运行效果如下:

webSocket

  • 优点:不会造成性能的浪费
  • 缺点:学习一套新的请求库

SSE (Server-Sent Events)

Server-SentHTML5提出一个标准。由客户端发起与服务器之间创建TCP连接,然后并维持这个连接,直到客户端或服务器中的任何一方断开,ServerSent使用的是"问"+"答"的机制,连接创建后浏览器会周期性地发送消息至服务器询问,是否有自己的消息。其实现原理类似于我们在上一节中提到的基于iframe的长连接模式。 HTTP响应内容有一种特殊的content-type —— text/event-stream,该响应头标识了响应内容为事件流,客户端不会关闭连接,而是等待服务端不断得发送响应结果。 SSE规范比较简单,主要分为两个部分:浏览器中的EventSource对象,以及服务器端与浏览器端之间的通讯协议

基础用法

在浏览器中可以通过EventSource构造函数来创建该对象

  var source = new EventSource('/sse');
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SSE的响应内容可以看成是一个事件流,由不同的事件所组成。这些事件会触发前端EventSource对象上的方法。

  // 默认的事件
  source.addEventListener('message', function (e) {
      console.log(e.data);
  }, false);

  // 用户自定义的事件名
  source.addEventListener('my_msg', function (e) {
      process(e.data);
  }, false);

  // 监听连接打开
  source.addEventListener('open', function (e) {
      console.log('open sse');
  }, false);

  // 监听错误
  source.addEventListener('error', function (e) {
      console.log('error');
  });
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EventSource通过事件监听的方式来工作。注意上面的代码监听了y_msg事件,SSE支持自定义事件,默认事件通过监听message来获取数据。实现代码如下:

客户端

  // 显示聊天信息
  let chat = new EventSource("/chat-room");
  chat.onmessage = function (event) {
      let msg = event.data;
      $(".list-group").append("<li class='list-group-item'>" + msg + "</li>");
      // chat.close(); 关闭server-sent event
  };

  // 自定义事件
  chat.addEventListener("myChatEvent", function (event) {
      let msg = event.data;
      $(".list-group").append("<li class='list-group-item'>" + msg + "</li>");
  });
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服务端 nodejs

  var express = require('express');
  var router = express.Router();
  router.get('/chat-room', function (req, res, next) {
      // 当res.white的数据data 以\n\n结束时 就默认该次消息发送完成,触发onmessage方法,以\r\n不会触发onmessage方法
      res.header({
          "Content-Type": "text/event-stream",
          "Cache-Control": "no-cache",
          "Connection": "keep-alive"
      });

      // res.white("event: myChatEvent\r\n"); 自定义事件
      res.write("retry: 10000\r\n"); // 指定通信的最大间隔时间
      res.write("data: start~~\n\n");
      res.end(); // 不加end不会认为本次数据传输结束 会导致不会有下一次请求
  });
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  • 优点: 客户端只需连接一次,Server就定时推送,除非其中一端断开连接。并且SSE会在连接意外断开时自动重连。
  • 缺点: 要学习新的语法

总结

上面四种Web即时通信技术比较,可以从不同的角度考虑,它们的优先级是不同的,基本上可以分为两大类基于httptcp两种通信中的一种。

兼容性考虑:短轮询>长轮询>长连接SSE>WebSocket

从性能方面考虑:WebSocket>长连接SSE>长轮询>短轮询

服务端推送:WebSocket>长连接SSE>长轮询

参考

各类“服务器推”技术原理与实例(Polling/COMET/SSE/WebSocket)

JavaScript 服务器推送技术之 WebSocket

轮询、长轮询、长连接、websocket

消息推送机制-轮询、长轮询、SSE(Server Sent Event)和WS(WebSocket)

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