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web通信,一个特别大的topic,涉及面也是很广的。因最近学习了 javascript 中一些 web 通信知识,在这里总结下。文中应该会有理解错误或者表述不清晰的地方,还望斧正!

一、前言

1. comet技术

浏览器作为 Web 应用的前台,自身的处理功能比较有限。浏览器的发展需要客户端升级软件,同时由于客户端浏览器软件的多样性,在某种意义上,也影响了浏览器新技术的推广。在 Web 应用中,浏览器的主要工作是发送请求、解析服务器返回的信息以不同的风格显示。AJAX 是浏览器技术发展的成果,通过在浏览器端发送异步请求,提高了单用户操作的响应性。但 Web 本质上是一个多用户的系统,对任何用户来说,可以认为服务器是另外一个用户。现有 AJAX 技术的发展并不能解决在一个多用户的 Web 应用中,将更新的信息实时传送给客户端,从而用户可能在“过时”的信息下进行操作。而 AJAX 的应用又使后台数据更新更加频繁成为可能。

随着互联网的发展,web 应用层出不穷,也不乏各种网站监控、即时报价、即时通讯系统,为了让用户得到更好的体验,服务器需要频繁的向客户端推送信息。开发者一般会采用基于 AJAX 的长轮询方式或者基于 iframe 及 htmlfile 的流方式处理。当然有些程序需要在客户端安装各种插件( Java applet 或者 Flash )来支持性能比较良好的“推”信息。

2. HTTP协议中的长、短连接

短连接的操作步骤是:建立连接——数据传输——关闭连接...建立连接——数据传输——关闭连接
长连接的操作步骤是:建立连接——数据传输...(保持连接)...数据传输——关闭连接

长连接与短连接的不同主要在于client和server采取的关闭策略不同。短连接在建立连接以后只进行一次数据传输就关闭连接,而长连接在建立连接以后会进行多次数据数据传输直至关闭连接(长连接中关闭连接通过Connection:closed头部字段)。

二、web 通信

首先要搞清楚,xhr 的 readystate 各种状态。

属性 描述
onreadystatechange 存储函数(或函数名),每当 readyState 属性改变时,就会调用该函数。
readyState 存有 XMLHttpRequest 的状态。从 0 到 4 发生变化。

0: 请求未初始化
1: 服务器连接已建立
2: 请求已接收
3: 请求处理中
4: 请求已完成,且响应已就绪
status 200: "OK"
404: 未找到页面

1.轮询

轮询是一种“拉”取信息的工作模式。设置一个定时器,定时询问服务器是否有信息,每次建立连接传输数据之后,链接会关闭。

前端实现:

var polling = function(url, type, data){
    var xhr = new XMLHttpRequest(), 
        type = type || "GET",
        data = data || null;

    xhr.onreadystatechange = function(){
        if(xhr.readyState == 4) {
            receive(xhr.responseText);
            xhr.onreadystatechange = null;
        }
    };

    xhr.open(type, url, true);
    //IE的ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP")支持GET方法发送数据,
    //其它浏览器不支持,已测试验证
    xhr.send(type == "GET" ? null : data);
};

var timer = setInterval(function(){
    polling();
}, 1000);

在轮询的过程中,如果因为网络原因,导致上一个 xhr 对象还没传输完毕,定时器已经开始了下一个询问,上一次的传输是否还会在队列中,这个问题我没去研究。如果感兴趣可以自己写一个ajax的请求管理队列。

2.长轮询(long-polling)

长轮询其实也没啥特殊的地方,就是在xhr对象关闭连接的时候马上又给他接上~ 看码:

var longPoll = function(type, url){
    var xhr = new XMLHttpRequest();

    xhr.onreadystatechange = function(){
        // 状态为 4,数据传输完毕,重新连接
        if(xhr.readyState == 4) {
            receive(xhr.responseText);
            xhr.onreadystatechange = null;

            longPoll(type, url);
        }
    };

    xhr.open(type, url, true);
    xhr.send();
}

只要服务器断开连接,客户端马上连接,不让他有一刻的休息时间,这就是长轮询。

3.数据流

数据流方式,在建立的连接断开之前,也就是 readystate 状态为 3 的时候接受数据,但是麻烦的事情也在这里,因为数据正在传输,你拿到的 xhr.response 可能就是半截数据,所以呢,最好定义一个数据传输的协议,比如前2个字节表示字符串的长度,然后你只获取这个长度的内容,接着改变游标的位置。

假如数据格式为: data splitChar data为数据内容,splitChar为数据结束标志(长度为1)。 那么传输的数据内容为 data splitChar data splitChar data splitChar...

var dataStream = function(type, url){
    var xhr = new XMLHttpRequest();

    xhr.onreadystatechange = function(){

        // 状态为 3,数据接收中
        if(xhr.readyState == 3) {
            var i, l, s;

            s = xhr.response; //读取数据
            l = s.length;     //获取数据长度

            //从游标位置开始获取数据,并用分割数据
            s = s.slice(p, l - 1).split(splitChar);

            //循环并操作数据
            for(i in s) if(s[i])  deal(s[i]);

            p = l;  //更新游标位置

        }

        // 状态为 4,数据传输完毕,重新连接
        if(xhr.readyState == 4) {
            xhr.onreadystatechange = null;

            dataStream(type, url);
        }
    };

    xhr.open(type, url, true);
    xhr.send();
};

这个代码写的是存在问题的,当readystate为3的时候可以获取数据,但是这时获取的数据可能只是整体数据的一部分,那后半截就拿不到了。readystate在数据传输完毕之前是不会改变的,也就是说他并不会继续接受剩下的数据。我们可以定时去监听readystate,这个下面的例子中可以看到。

这样的处理不算复杂,但是存在问题。上面的轮询和长轮询是所有浏览器都支持的,所以我就没有写兼容IE的代码,但是这里,低版本IE不允许在readystate为3的时候读取数据,所以我们必须采用其他的方式来实现。

在ajax还没有进入web专题之前,我们已经拥有了一个法宝,那就是iframe,利用iframe照样可以异步获取数据,对于低版本IE可以使用iframe开接受数据流。

if(isIE){
    var dataStream = function(url){
        var ifr = document.createElement("iframe"), doc, timer;

        ifr.src = url;
        document.body.appendChild(ifr);

        doc = ifr.contentWindow.document;

        timer = setInterval(function(){

            if(ifr.readyState == "interactive"){
                // 处理数据,同上
            }

            // 重新建立链接
            if(ifr.readyState == "complete"){
                clearInterval(timer);

                dataStream(url);
            }
        }, 16);
    };
};

定时去监听iframe的readystate的变化,从而获取数据流,不过,上面的处理方式还是存在问题。数据流实现“服务器推”数据的原理是什么呢,简单点说,就是文档(数据)还没有加载完,这个时候浏览器的工作就是去服务器拿数据完成文档(数据)加载,我们就是利用这点,给浏览器塞点东西过去~ 所以上述利用iframe的方式获取数据,会使浏览器一直处于加载状态,title上的那个圈圈一直在转动,鼠标的状态也是loading,这看着是相当不爽的。幸好,IE提高了HTMLFile对象,这个对象就相当于一个内存中的Document对象,它会解析文档。所以我们创建一个HTMLFile对象,在里面放置一个IFRAME来连接服务器。这样,各种浏览器就都支持了。

if(isIE){
    var dataStream = function(url){
        var doc = new ActiveXObject("HTMLFile"), 
            ifr = doc.createElement("iframe"), 
            timer, d;

        doc.write("<body/>");

        ifr.src = url;
        doc.body.appendChild(ifr);

        d = ifr.contentWindow.document;

        timer = setInterval(function(){

            if(d.readyState == "interactive"){
                // 处理数据,同上
            }

            // 重新建立链接
            if(d.readyState == "complete"){
                clearInterval(timer);

                dataStream(url);
            }
        }, 16);
    };
};

4.websocket

websocket是前端一个神器,ajax用了这么久了,相关技术也是很成熟,不过要实现个数据的拉取确实十分不易,从上面的代码中也看到了,各种兼容性问题,各种细节处理问题,自从有了websocket,哈哈,一口气上五楼...

var ws = new WebSocket("ws://www.example.com:8888");

ws.onopen = function(evt){};
ws.onmessage = function(evt){
    deal(evt.data);
};
ws.onclose  = function(evt){};

//ws.close();

新建一个WebSocket实例,一切就OK了,ws:// 是websocket的连接协议,8888为端口号码。onmessage中提供了data这个属性,相当方便

5.EventSource

HTML5中提供的EventSource这玩意儿,这是无比简洁的服务器推送信息的接受函数。

new EventSource("test.php").onmessage=function(evt){
    console.log(evt.data);
};

简洁程度和websocket是一样的啦,只是这里有一个需要注意的地方,test.php输出的数据流应该是特殊的MIME类型,要求是"text/event-stream",如果不设置的话,你试试~ (直接抛出异常)

6.ActionScript

情非得已就别考虑这第六种方式了,虽说兼容性最好,要是不懂as,出了点bug你也不会调试。

具体实现方法:在 HTML 页面中内嵌入一个使用了 XMLSocket 类的 Flash 程序。JavaScript 通过调用此 Flash 程序提供的套接口接口与服务器端的套接口进行通信。JavaScript 在收到服务器端以 XML 格式传送的信息后可以很容易地控制 HTML 页面的内容显示。

7.Java Applet套接口

这玩意儿原理和Flash类似,不过我不懂,就不细说了。

三、后端处理方式

本文主要是总结Javascript的各种通讯方式,后端配合node来处理,应该是挺给力的。

var conns = new Array();

var ws = require("websocket-server");
var server = ws.createServer();

server.addListener("connection", function(connection){
  console.log("Connection request on Websocket-Server");
  conns.push(connection);
  connection.addListener('message',function(msg){
        console.log(msg);
        for(var i=0; i<conns.length; i++){
            if(conns[i]!=connection){
                conns[i].send(msg);
            }
        }
    });
});
server.listen(8888);

下面是一个php的测试demo。

header('Content-Type:text/html; charset=utf-8');
while(1){
    echo date('Y-m-d H:i:s');
    flush();
    sleep(1);
};

四、web 通信方式利弊分析

五、参考资料

作者:Barret Lee
出处:http://barretlee.github.io/web-communication
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