摘要:Comet技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器推(server push)來(lái)解決AJAX需要定時(shí)頻繁發(fā)送請(qǐng)求的問(wèn)題,從而給Web實(shí)時(shí)系統(tǒng)帶來(lái)了全新的交互性。本文分析了Comet技術(shù)的兩種實(shí)現(xiàn)方式:長(zhǎng)輪詢方式 (long-polling)和流方式(streaming),并通過(guò)一個(gè)服務(wù)器推送隨即數(shù)的實(shí)例,展示了使用Comet技術(shù)開(kāi)發(fā)Java Web實(shí)時(shí)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法和步驟。
關(guān)鍵詞:Comet;AJAX;服務(wù)器推送;Web實(shí)時(shí)系統(tǒng)
HTTP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)上大量信息交換的基礎(chǔ),其特點(diǎn)是,它是基于請(qǐng)求—響應(yīng)模式的無(wú)狀態(tài)的單向協(xié)議,即必須由客戶端發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求建立連接,服務(wù)器接收請(qǐng)求,把數(shù)據(jù)返回給客戶端,然后釋放連接。下一次,再由客戶端發(fā)起另一次請(qǐng)求,重復(fù)上述過(guò)程。服務(wù)器始終處于“被動(dòng)”地位。
HTTP協(xié)議這一特點(diǎn),既成就了它的成功,也導(dǎo)致了它的局限性。服務(wù)器處理請(qǐng)求的經(jīng)典模式是一個(gè)線程處理一個(gè)連接,結(jié)束之后,關(guān)閉該連接,釋放線程以服務(wù)于其他請(qǐng)求。只要響應(yīng)速度足夠快, 那么我們可以以相對(duì)較少的服務(wù)器為數(shù)量龐大的用戶提供服務(wù)。這非常適合于傳統(tǒng)的Web應(yīng)用,比如:搜索引擎、內(nèi)容管理系統(tǒng)和電子商務(wù)網(wǎng)站等。然而,這種方式并不能滿足有實(shí)時(shí)性要求的應(yīng)用的需求,很多應(yīng)用都需要服務(wù)器能實(shí)時(shí)地將更新的信息傳送到客戶端,而無(wú)須客戶端發(fā)出請(qǐng)求。例如,新聞標(biāo)題、證券報(bào)價(jià)和拍賣行情等。
在Web的早期,人們通過(guò)在HTML頭部加入META元信息來(lái)實(shí)現(xiàn)HTML自動(dòng)刷新。該標(biāo)記指示瀏覽器每隔一定的時(shí)間間隔刷新一次頁(yè)面。這不僅帶來(lái)糟糕的用戶體驗(yàn),而且是一種低效的做事方式。因?yàn)槿绻麤](méi)有新的數(shù)據(jù),該頁(yè)面就沒(méi)必要刷新;如果頁(yè)面只存在小范圍內(nèi)的變化,該頁(yè)面就沒(méi)有必要全部刷新。
AJAX(Asynchronous JavaScript and XML,異步JavaScript和XML)的出現(xiàn)改變了上述情況。Ajax的工作原理相當(dāng)于在客戶和服務(wù)器之間加了—個(gè)中間層,使客戶請(qǐng)求與服務(wù)器響應(yīng)異步化。并不是所有的請(qǐng)求都提交給服務(wù)器,像—些數(shù)據(jù)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)處理等都交給AJAX引擎自己來(lái)做,只有確定需要從服務(wù)器讀取新數(shù)據(jù)時(shí)再由AJAX引擎代為向服務(wù)器提交請(qǐng)求。使用Ajax的最大優(yōu)點(diǎn)就是能在不刷新整個(gè)頁(yè)面的前提下維護(hù)數(shù)據(jù),使得Web應(yīng)用程序更為迅捷地響應(yīng)用戶交互,并避免了在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送那些沒(méi)有改變的信息。然而,AJAX仍然受限于Web請(qǐng)求/響應(yīng)模式的弱點(diǎn),使得服務(wù)器不能推送實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的Web數(shù)據(jù)。
1 Comet技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式[1]
Comet技術(shù)被稱為反AJAX(Reverse AJAX)技術(shù),它通過(guò)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器推(server push)來(lái)解決AJAX需要定時(shí)頻繁發(fā)送請(qǐng)求的問(wèn)題。通過(guò)Comet,客戶端所需要的響應(yīng)信息不再需要主動(dòng)地去索取,而是在服務(wù)器端以事件 (Event)的形式推至客戶端。
Comet技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式有兩種:長(zhǎng)輪詢方式(long-polling)和流方式(streaming)。
長(zhǎng)輪詢:HTTP的連接保持,服務(wù)器端會(huì)阻塞請(qǐng)求,直到服務(wù)器端有一個(gè)事件觸發(fā)或者到達(dá)超時(shí)?？蛻舳嗽谑盏巾憫?yīng)后再次發(fā)出請(qǐng)求,重新建立連接。通過(guò)這種方式,服務(wù)器可以在數(shù)據(jù)可用的任何時(shí)候?qū)?shù)據(jù)“推”到客戶端。因?yàn)檫@種方案基于AJAX,請(qǐng)求異步發(fā)出,無(wú)須安裝插件,IE、Mozilla FireFox都支持。
流方式:在流方式中,服務(wù)器推數(shù)據(jù)返回客戶端,但不關(guān)閉連接,連接始終保持,直到超時(shí),超時(shí)后通知客戶端重新建立連接,并關(guān)閉原來(lái)的連接。
在長(zhǎng)輪詢方式下,客戶端是在XMLHttpRequest的readystate為4(即數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束)時(shí)調(diào)用回調(diào)函數(shù),進(jìn)行信息處理。當(dāng) readystate為4時(shí),數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束,連接已經(jīng)關(guān)閉。Mozilla Firefox提供了對(duì)流方式的支持,即readystate為3時(shí)(數(shù)據(jù)仍在傳輸中),客戶端可以讀取數(shù)據(jù),從而無(wú)須關(guān)閉連接,就能讀取處理服務(wù)器端返回的信息。IE在readystate為3時(shí),不能讀取服務(wù)器返回的數(shù)據(jù),目前IE不支持流方式。
不管是長(zhǎng)輪詢還是流,請(qǐng)求都需要在服務(wù)器上存在一段較長(zhǎng)時(shí)間,因此Comet被稱為“基于HTTP長(zhǎng)連接的服務(wù)器推技術(shù)”。這打破了每個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程的模型。這個(gè)模型顯然對(duì)Comet不適用。 Java對(duì)此提出了非阻塞IO(non-blocking IO)解決方案,Java通過(guò)它的NIO庫(kù)提供非阻塞IO處理Comet。
傳統(tǒng)的阻塞式IO,每個(gè)連接必須要開(kāi)一個(gè)線程來(lái)處理,您始終從一個(gè)線程中讀取流直到整個(gè)流完成,然后關(guān)閉連接。因此阻塞式IO對(duì)大量并發(fā)的短生命周期連接不會(huì)造成問(wèn)題。而非阻塞IO處理連接是異步的。當(dāng)某個(gè)連接發(fā)送請(qǐng)求到服務(wù)器,服務(wù)器把這個(gè)連接請(qǐng)求當(dāng)作一個(gè)請(qǐng)求“事件”,并把這個(gè)“事件”分配給相應(yīng)的函數(shù)處理。我們把這個(gè)處理函數(shù)放到線程中去執(zhí)行,執(zhí)行完就把線程歸還。這樣一個(gè)線程就可以異步地處理多個(gè)事件。
為了獲得事件通知,我們需要一個(gè)機(jī)制,它只在需要讀時(shí)才讀,需要寫時(shí)才寫,但又保持連接打開(kāi)以迅速響應(yīng)發(fā)生的事件。為了方便這個(gè)過(guò)程,就要用到NIO,它已是1.4版本以后的Java語(yǔ)言的一部分。
2 使用Java開(kāi)發(fā)Comet風(fēng)格的Web應(yīng)用
支持Comet的Java Web開(kāi)源服務(wù)器有Tomcat 6.0.14和Jetty 6.1.14,它們的實(shí)現(xiàn)方法各不相同。下面我們以Tomcat為例來(lái)說(shuō)明開(kāi)發(fā)Comet風(fēng)格的Web應(yīng)用的步驟[2]。
本例以流方式實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Comet應(yīng)用。服務(wù)器每隔一定的時(shí)間間隔產(chǎn)生一個(gè)0~9之間的隨機(jī)數(shù),將數(shù)據(jù)推送到客戶端。客戶端接收并顯示。
第一,要下載和安裝Tomcat6.X(本文截稿時(shí),Tomcat最新版本是6.0.24)。
第二,為了使用Comet,要求服務(wù)器支持NIO,所以要修改Tomcat配置文件conf/server.xml, 即啟用異步版本的IO連接器,這個(gè)非常關(guān)鍵。如下所示:
第三,該項(xiàng)目需要Comet的API支持,Tomcat6自帶的Comet API包為catalina.jar,在Tomcat安裝目錄下的lib目錄中。
第四,編寫Servlet。通過(guò)servlet實(shí)現(xiàn)CometProcessor接口。這個(gè)接口要求實(shí)現(xiàn)event()方法,在配置的 Http11NioProtocol調(diào)用event()方法來(lái)處理請(qǐng)求,而不是doGet或doPost。最基本的支持Comet的servlet實(shí)現(xiàn)如程序清單1所示。
在event()方法中,分別處理連接開(kāi)始(BEGIN)、新數(shù)據(jù)可用(READ),連接結(jié)束(END),或出錯(cuò)等事件。Comet允許針對(duì)不同的事件指定不同的連接超時(shí)。這意味著可以給常規(guī)的請(qǐng)求設(shè)置很短的生命周期,但是對(duì)于響應(yīng)長(zhǎng)連接請(qǐng)求的機(jī)制,可以將這個(gè)生命周期延長(zhǎng)至幾分鐘。
論文出處(作者):
TestComet Servlet中,在連接開(kāi)始時(shí)首先設(shè)置連接超時(shí)為60秒,接著啟動(dòng)一個(gè)推送數(shù)據(jù)的線程。該線程的實(shí)現(xiàn)類為RandomSender,如程序清單2所示。請(qǐng)注意,這個(gè)類含有一個(gè) ServletResponse對(duì)象?；仡^看看清單1中的event()方法,當(dāng)事件為BEGIN時(shí),response對(duì)象被傳入到 RandomSender中。RandomSender的run()使用ServletResponse將數(shù)據(jù)發(fā)送回客戶機(jī)。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)流風(fēng)格的 Comet,所以不能關(guān)閉連接。而要使連接保持開(kāi)啟。如果要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)輪詢,則一旦發(fā)送完所有消息后,就要關(guān)閉連接。
第五,編寫客戶端。在客戶端,發(fā)出AJAX請(qǐng)求。請(qǐng)求和常規(guī)請(qǐng)求差不多。程序清單3測(cè)試了最基本的AJAX請(qǐng)求,它基于XMLHttpRequest, 能夠很好地響應(yīng)來(lái)自Comet服務(wù)器的事件?？蛻舳嗽趓eadystate為3時(shí)(數(shù)據(jù)仍在傳輸中)讀取數(shù)據(jù),從而無(wú)須關(guān)閉連接,就能讀取處理服務(wù)器端返回的數(shù)據(jù),將它顯示在瀏覽器上。
第六,運(yùn)行程序。首先進(jìn)行部署,為了使程序正常運(yùn)行,先要?jiǎng)h除本應(yīng)用的lib目錄下的catalina.jar,如果不這么做,會(huì)出現(xiàn)異常:java.lang.ClassCastException: org.apache.catalina.util.DefaultAnnotationProcessor cannot be cast to org.apache.AnnotationProcessor。
最后,重啟Tomcat6,用FireFox瀏覽器調(diào)用主頁(yè)面index.jsp,就可以看到隨機(jī)數(shù)不斷地涌現(xiàn)。
3 結(jié)束語(yǔ)
采用Comet技術(shù)實(shí)現(xiàn)的Java Web實(shí)時(shí)系統(tǒng)帶來(lái)了全新的交互性,目前Java Web服務(wù)器正在為實(shí)現(xiàn)Comet提供成熟、穩(wěn)定的技術(shù),不久的將來(lái),Comet將成為Servlet 3.0和JavaEE6的標(biāo)準(zhǔn)的一部分。
參考文獻(xiàn)
[1] GALPIN M. Developing with Comet and Java [EB/OL].(2009-05-26)[2009-08-18].http://www.ibm.com/developerworks/web/library/wa-cometjava/index.html.
[2] Apache Software Foundation. Advanced IO and Tomcat [EB/OL]. [2009-09-05].http://tomcat.apache.org/tomcat-6.0-doc/aio.html.
