隨著 Web 的發(fā)展，用戶對于 Web 的實(shí)時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、即時報價系統(tǒng)、在線游戲等，都需要將后臺發(fā)生的變化主動地、實(shí)時地傳送到瀏覽器端，而不需要用戶手動地刷新頁面。本文對過去和現(xiàn)在流行的 Web 實(shí)時推送技術(shù)進(jìn)行了比較與總結(jié)。
紙上得來終覺淺，建議大家動手敲敲代碼——本文完整的源代碼請猛戳Github博客（https://github.com/ljianshu/Blog）。
雙向通信
HTTP 協(xié)議有一個缺陷：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)器主動向客戶端推送信息。這種單向請求的特點(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)器之間會一直進(jìn)行連接，每隔一段時間就詢問一次。其缺點(diǎn)也很明顯：連接數(shù)會很多，一個接受，一個發(fā)送。而且每次發(fā)送請求都會有Http的Header，會很耗流量，也會消耗CPU的利用率。
優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，無需做過多的更改；
缺點(diǎn)：輪詢的間隔過長，會導(dǎo)致用戶不能及時接收到更新的數(shù)據(jù)；輪詢的間隔過短，會導(dǎo)致查詢請求過多，增加服務(wù)器端的負(fù)擔(dān)。
// 1.html
<div id='clock'></div>
<script>
let clockDiv = document.getElementById('clock');
setInterval(function(){
let xhr = new XMLHttpRequest;
xhr.open('GET','/clock',true);
xhr.onreadystatechange = function(){
if(xhr.readyState == 4 && xhr.status == 200){
console.log(xhr.responseText);
clockDiv.innerHTML = xhr.responseText;
}
}
xhr.send();
},1000);
</script>
//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)有新消息的時候，才會返回給客戶端。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多個字節(jié)），但是真正被服務(wù)器需要的數(shù)據(jù)卻很少（有時只有10個字節(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，有較好的時效性；
缺點(diǎn)：保持連接會消耗資源；服務(wù)器沒有返回有效數(shù)據(jù)，程序超時。
// 2.html 服務(wù)端代碼同上
<div id='clock'></div>
<script>
let clockDiv = document.getElementById('clock')
function send() {
let xhr = new XMLHttpRequest()
xhr.open('GET', '/clock', true)
xhr.timeout = 2000 // 超時時間，單位是毫秒
xhr.onreadystatechange = function() {
if (xhr.readyState == 4) {
if (xhr.status == 200) {
//如果返回成功了，則顯示結(jié)果
clockDiv.innerHTML = xhr.responseText
}
send() //不管成功還是失敗都會發(fā)下一次請求
}
}
xhr.ontimeout = function() {
send()
}
xhr.send()
}
send()
</script>
3.iframe流（streaming）
iframe流方式是在頁面中插入一個隱藏的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)時更新頁面。
優(yōu)點(diǎn)：消息能夠?qū)崟r到達(dá)；瀏覽器兼容好；
缺點(diǎn)：服務(wù)器維護(hù)一個長連接會增加開銷；IE、chrome、Firefox會顯示加載沒有完成，圖標(biāo)會不停旋轉(zhuǎn)。
// 3.html
<body>
<div id='clock'></div>
<iframe src='/clock' style='display:none'></iframe>
</body>
//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(`
<script type='text/javascript'>
parent.document.getElementById('clock').innerHTML = '${date}';//改變父窗口dom元素
</script>
`)
}, 1000)
})
app.listen(8080)
啟動本地服務(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)一個長連接會增加開銷。
以上我們介紹了三種實(shí)時推送技術(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)。
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保持在活動狀態(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)送報文。
初次接觸 WebSocket 的人，都會問同樣的問題：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，在同一時刻數(shù)據(jù)只能單向流動，客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求(單向的)，然后服務(wù)器響應(yīng)請求(單向的)。
服務(wù)器不能主動推送數(shù)據(jù)給瀏覽器。這就會導(dǎo)致一些高級功能難以實(shí)現(xiàn)，諸如聊天室場景就沒法實(shí)現(xiàn)。
3.WebSocket的特點(diǎn)
支持雙向通信，實(shí)時性更強(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。
相對于傳統(tǒng)的HTTP每次請求-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，且客戶端發(fā)送和接受消息是在同一個持久連接上發(fā)起，實(shí)時性優(yōu)勢明顯。
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：
// websocket.html
<div id='clock'></div>
<script>
let clockDiv = document.getElementById('clock')
let socket = new WebSocket('ws://localhost:9999')
//當(dāng)連接成功之后就會執(zhí)行回調(diào)函數(shù)
socket.onopen = function() {
console.log('客戶端連接成功')
//再向服務(wù) 器發(fā)送一個消息
socket.send('hello') //客戶端發(fā)的消息內(nèi)容 為hello
}
//綁定事件是用加屬性的方式
socket.onmessage = function(event) {
clockDiv.innerHTML = event.data
console.log('收到服務(wù)器端的響應(yīng)', event.data)
}
</script>
// 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模塊啟動一個websocket服務(wù)器,監(jiān)聽了9999端口
let wsServer = new WebSocketServer({ port: 9999 })
//監(jiān)聽客戶端的連接請求 當(dāng)客戶端連接服務(wù)器的時候，就會觸發(fā)connection事件
//socket代表一個客戶端,不是所有客戶端共享的，而是每個客戶端都有一個socket
wsServer.on('connection', function(socket) {
//每一個socket都有一個唯一的ID屬性
console.log(socket)
console.log('客戶端連接成功')
//監(jiān)聽對方發(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)
})
})
啟動本地服務(wù)，打開http://localhost:3000/websocket.html，得到如下結(jié)果：
Web 實(shí)時推送技術(shù)的比較
作者簡介：浪里行舟，碩士研究生，專注于前端，運(yùn)營有個人公眾號：前端工匠，致力于打造適合初中級工程師能夠快速吸收的一系列優(yōu)質(zhì)文章。
