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淺談Web實(shí)時(shí)推送技術(shù)，有對(duì)比，有總結(jié)

前言

隨著 Web 的發(fā)展，用戶對(duì)于 Web 的實(shí)時(shí)推送要求也越來越高 ，比如，工業(yè)運(yùn)行監(jiān)控、Web 在線通訊、即時(shí)報(bào)價(jià)系統(tǒng)、在線游戲等，都需要將后臺(tái)發(fā)生的變化主動(dòng)地、實(shí)時(shí)地傳送到瀏覽器端，而不需要用戶手動(dòng)地刷新頁面。本文對(duì)過去和現(xiàn)在流行的 Web 實(shí)時(shí)推送技術(shù)進(jìn)行了比較與總結(jié)。

一、雙向通信

HTTP 協(xié)議有一個(gè)缺陷：通信只能由客戶端發(fā)起。舉例來說，我們想了解今天的天氣，只能是客戶端向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器返回查詢結(jié)果。HTTP 協(xié)議做不到服務(wù)器主動(dòng)向客戶端推送信息。這種單向請(qǐng)求的特點(diǎn)，注定了如果服務(wù)器有連續(xù)的狀態(tài)變化，客戶端要獲知就非常麻煩。在WebSocket協(xié)議之前，有三種實(shí)現(xiàn)雙向通信的方式：輪詢（polling）、長輪詢（long-polling）和iframe流（streaming）。

1.輪詢（polling）

輪詢是客戶端和服務(wù)器之間會(huì)一直進(jìn)行連接，每隔一段時(shí)間就詢問一次。其缺點(diǎn)也很明顯：連接數(shù)會(huì)很多，一個(gè)接受，一個(gè)發(fā)送。而且每次發(fā)送請(qǐng)求都會(huì)有Http的Header，會(huì)很耗流量，也會(huì)消耗CPU的利用率。

  • 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無需做過多的更改
  • 缺點(diǎn)：輪詢的間隔過長，會(huì)導(dǎo)致用戶不能及時(shí)接收到更新的數(shù)據(jù)；輪詢的間隔過短，會(huì)導(dǎo)致查詢請(qǐng)求過多，增加服務(wù)器端的負(fù)擔(dān)
 
 
 
    
  
  
  
  1. // 1.html 
    2. 
  
  
  
  2.  
    3.
 
  •  
  •  
  •  
  • //輪詢 服務(wù)端 
  •  
  • let express = require('express'); 
  •  
  • let app = express(); 
  •  
  • app.use(express.static(__dirname)); 
  •  
  • app.get('/clock',function(req,res){ 
  •  
  • res.end(new Date().toLocaleString()); 
  •  
  • }); 
  •  
  • app.listen(8080); 

    • 啟動(dòng)本地服務(wù)，打開http://localhost:8080/1.html,得到如下結(jié)果：

    2.長輪詢（long-polling）

    長輪詢是對(duì)輪詢的改進(jìn)版，客戶端發(fā)送HTTP給服務(wù)器之后，看有沒有新消息，如果沒有新消息，就一直等待。當(dāng)有新消息的時(shí)候，才會(huì)返回給客戶端。在某種程度上減小了網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU利用率等問題。由于http數(shù)據(jù)包的頭部數(shù)據(jù)量往往很大（通常有400多個(gè)字節(jié)），但是真正被服務(wù)器需要的數(shù)據(jù)卻很少（有時(shí)只有10個(gè)字節(jié)左右），這樣的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上周期性的傳輸，難免對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬是一種浪費(fèi)。

    • 優(yōu)點(diǎn)：比 Polling 做了優(yōu)化，有較好的時(shí)效性
    • 缺點(diǎn)：保持連接會(huì)消耗資源; 服務(wù)器沒有返回有效數(shù)據(jù)，程序超時(shí)。
     
 
 
      
  
  
  
    1. // 2.html 服務(wù)端代碼同上 
      2. 
  
  
  
    2.  
      3.
     
  •  
  •  

    • 3.iframe流（streaming）

    iframe流方式是在頁面中插入一個(gè)隱藏的iframe，利用其src屬性在服務(wù)器和客戶端之間創(chuàng)建一條長連接，服務(wù)器向iframe傳輸數(shù)據(jù)（通常是HTML，內(nèi)有負(fù)責(zé)插入信息的javascript），來實(shí)時(shí)更新頁面。

    • 優(yōu)點(diǎn)：消息能夠?qū)崟r(shí)到達(dá)；瀏覽器兼容好
    • 缺點(diǎn)：服務(wù)器維護(hù)一個(gè)長連接會(huì)增加開銷；IE、chrome、Firefox會(huì)顯示加載沒有完成，圖標(biāo)會(huì)不停旋轉(zhuǎn)。
     
 
 
      
  
  
  
    1. // 3.html 
      2. 
  
  
  
    2.  
      3. 
  
  
  
    3.  
      4. 
  
  
  
    4.  
      5.
     
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  • //iframe流 
  •  
  • let express = require('express') 
  •  
  • let app = express() 
  •  
  • app.use(express.static(__dirname)) 
  •  
  • app.get('/clock', function(req, res) { 
  •  
  • setInterval(function() { 
  •  
  • let date = new Date().toLocaleString() 
  •  
  • res.write(` 
  •  
  •  
  •  
  • `) 
  •  
  • }, 1000) 
  •  
  • }) 
  •  
  • app.listen(8080) 

    • 啟動(dòng)本地服務(wù)，打開http://localhost:8080/3.html,得到如下結(jié)果：

    上述代碼中，客戶端只請(qǐng)求一次，然而服務(wù)端卻是源源不斷向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣服務(wù)器維護(hù)一個(gè)長連接會(huì)增加開銷。

    以上我們介紹了三種實(shí)時(shí)推送技術(shù)，然而各自的缺點(diǎn)很明顯，使用起來并不理想，接下來我們著重介紹另一種技術(shù)--websocket,它是比較理想的雙向通信技術(shù)。

    二、WebSocket

    1.什么是websocket

    WebSocket是一種全新的協(xié)議，隨著HTML5草案的不斷完善，越來越多的現(xiàn)代瀏覽器開始全面支持WebSocket技術(shù)了，它將TCP的Socket（套接字）應(yīng)用在了webpage上，從而使通信雙方建立起一個(gè)保持在活動(dòng)狀態(tài)連接通道。

    一旦Web服務(wù)器與客戶端之間建立起WebSocket協(xié)議的通信連接，之后所有的通信都依靠這個(gè)專用協(xié)議進(jìn)行。通信過程中可互相發(fā)送JSON、XML、HTML或圖片等任意格式的數(shù)據(jù)。由于是建立在HTTP基礎(chǔ)上的協(xié)議，因此連接的發(fā)起方仍是客戶端，而一旦確立WebSocket通信連接，不論服務(wù)器還是客戶端，任意一方都可直接向?qū)Ψ桨l(fā)送報(bào)文。

    初次接觸 WebSocket 的人，都會(huì)問同樣的問題：我們已經(jīng)有了 HTTP 協(xié)議，為什么還需要另一個(gè)協(xié)議？

    2.HTTP的局限性

    • HTTP是半雙工協(xié)議，也就是說，在同一時(shí)刻數(shù)據(jù)只能單向流動(dòng)，客戶端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求(單向的)，然后服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求(單向的)。
    • 服務(wù)器不能主動(dòng)推送數(shù)據(jù)給瀏覽器。這就會(huì)導(dǎo)致一些高級(jí)功能難以實(shí)現(xiàn)，諸如聊天室場(chǎng)景就沒法實(shí)現(xiàn)。

    3.WebSocket的特點(diǎn)

    • 支持雙向通信，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)
    • 可以發(fā)送文本，也可以發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)
    • 減少通信量：只要建立起WebSocket連接，就希望一直保持連接狀態(tài)。和HTTP相比，不但每次連接時(shí)的總開銷減少，而且由于WebSocket的首部信息很小，通信量也相應(yīng)減少了
    •  

    相對(duì)于傳統(tǒng)的HTTP每次請(qǐng)求-應(yīng)答都需要客戶端與服務(wù)端建立連接的模式，WebSocket是類似Socket的TCP長連接的通訊模式，一旦WebSocket連接建立后，后續(xù)數(shù)據(jù)都以幀序列的形式傳輸。在客戶端斷開WebSocket連接或Server端斷掉連接前，不需要客戶端和服務(wù)端重新發(fā)起連接請(qǐng)求。在海量并發(fā)和客戶端與服務(wù)器交互負(fù)載流量大的情況下，極大的節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的消耗，有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，且客戶端發(fā)送和接受消息是在同一個(gè)持久連接上發(fā)起，實(shí)時(shí)性優(yōu)勢(shì)明顯。

    接下來我看下websocket如何實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)端雙向通信：

     
 
 
      
  
  
  
    1. // websocket.html 
      2. 
  
  
  
    2.  
      3.
     
  •  
  •  
  •  
  • // websocket.js 
  •  
  • let express = require('express') 
  •  
  • let app = express() 
  •  
  • app.use(express.static(__dirname)) 
  •  
  • //http服務(wù)器 
  •  
  • app.listen(3000) 
  •  
  • let WebSocketServer = require('ws').Server 
  •  
  • //用ws模塊啟動(dòng)一個(gè)websocket服務(wù)器,監(jiān)聽了9999端口 
  •  
  • let wsServer = new WebSocketServer({ port: 9999 }) 
  •  
  • //監(jiān)聽客戶端的連接請(qǐng)求 當(dāng)客戶端連接服務(wù)器的時(shí)候，就會(huì)觸發(fā)connection事件 
  •  
  • //socket代表一個(gè)客戶端,不是所有客戶端共享的，而是每個(gè)客戶端都有一個(gè)socket 
  •  
  • wsServer.on('connection', function(socket) { 
  •  
  • //每一個(gè)socket都有一個(gè)***的ID屬性 
  •  
  • console.log(socket) 
  •  
  • console.log('客戶端連接成功') 
  •  
  • //監(jiān)聽對(duì)方發(fā)過來的消息 
  •  
  • socket.on('message', function(message) { 
  •  
  • console.log('接收到客戶端的消息', message) 
  •  
  • socket.send('服務(wù)器回應(yīng):' + message) 
  •  
  • }) 
  •  
  • }) 

    • 啟動(dòng)本地服務(wù)，打開http://localhost:3000/websocket.html,得到如下結(jié)果：

    三、Web 實(shí)時(shí)推送技術(shù)的比較

    綜上所述：Websocket協(xié)議不僅解決了HTTP協(xié)議中服務(wù)端的被動(dòng)性，即通信只能由客戶端發(fā)起，也解決了數(shù)據(jù)同步有延遲的問題，同時(shí)還帶來了明顯的性能優(yōu)勢(shì)，所以websocket 是Web 實(shí)時(shí)推送技術(shù)的比較理想的方案，但如果要兼容低版本瀏覽器，可以考慮用輪詢來實(shí)現(xiàn)。


    網(wǎng)站標(biāo)題：淺談Web實(shí)時(shí)推送技術(shù)，有對(duì)比，有總結(jié)
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