关于即时通讯:网页端IM通信技术快速入门短轮询长轮询SSEWebSocket

本文来自“糊糊糊糊糊了”的分享，原题《实时音讯推送整顿》，有优化和改变。

1、写在后面

对Web端即时通讯技术相熟的开发者来说，咱们回顾网页端IM的底层通信技术，从短轮询、长轮询，到起初的SSE以及WebSocket，应用门槛越来越低（晚期的长轮询Comet这类技术理论属于hack伎俩，应用门槛并不低），技术手段越来越先进，网页端即时通讯技术的体验也因而越来越好。

但上周在编辑《IM扫码登录技术专题》系列文章第3篇的时候突然想到，之前的这些所谓的网页端即时通讯“老技术”绝对于当红的WebSocket，并非毫无用武之地。就拿IM里的扫码登录性能来说，用短轮询技术就十分适合，齐全没必要大炮打蚊子上WebSocket。

所以，很多时候没必要自觉谋求新技术，绝对利用场景来说适宜的才是最好的。对于即时通讯网的im和音讯推送这类即时通讯技术开发者来说，把握WebSocket诚然很重要，但理解短轮询、长轮询等这些所谓的Web端即时通讯“老技术”依然大有裨益，这也正是整顿分享本文的重要起因。

学习交换：

即时通讯/推送技术开发交换5群：215477170 [举荐]
挪动端IM开发入门文章：《新手入门一篇就够：从零开发挪动端IM》
开源IM框架源码：https://github.com/JackJiang2...

（本文同步公布于：http://www.52im.net/thread-35...

2、举荐浏览

[1] 新手入门贴：史上最全Web端即时通讯技术原理详解
[2] 详解Web端通信形式的演进：从Ajax、JSONP 到 SSE、Websocket
[3] Web端即时通讯技术盘点：短轮询、Comet、Websocket、SSE

3、注释引言

对于IM/音讯推送这类即时通讯零碎而言，零碎的要害就是“实时通信”能力。

从外表意思上来看，“实时通信”指的是：

1）客户端能随时被动发送数据给服务端；
2）当客户端关注的内容在产生扭转时，服务器可能实时地告诉客户端。
类比于传统的C/S申请模型，“实时通信”时客户端不须要主观地发送申请去获取本人关怀的内容，而是由服务器端进行“推送”。

留神：下面的“推送”二字打了引号，实际上现有的几种技术实现形式中，并不是服务器端真正被动地推送，而是通过肯定的伎俩营造了一种“实时通信”的假象。

就目前现有的几种技术而言，次要有以下几类：

1）客户端轮询：传统意义上的短轮询（Short Polling）；
2）服务器端轮询：长轮询（Long Polling）；
3）单向服务器推送：Server-Sent Events（SSE）；
4）全双工通信：WebSocket。
以下注释将针对这几种技术计划，为你一一解惑。

4、本文配套Demo和代码

为了帮忙读者更好的了解本文内容，笔者专门写了一个较完整的Demo，Demo会以一个繁难聊天室的例子来别离通过上述的四种技术形式实现（代码存在些许bug，次要是为了做演示用，别介意）。

残缺Demo源码打包下载：

（请从同步链接附件中下载：http://www.52im.net/thread-35...

Demo的运行成果（动图）：

有趣味能够自行下载钻研学习。

5、了解短轮询（Short Polling）

短轮询的实现原理：

1）客户端向服务器端发送一个申请，服务器返回数据，而后客户端依据服务器端返回的数据进行解决；
2）客户端持续向服务器端发送申请，持续反复以上的步骤，如果不想给服务器端太大的压力，个别状况下会设置一个申请的工夫距离。
逻辑如下图所示：

应用短轮询的长处：根底不须要额定的开发成本，申请数据，解析数据，作出响应，仅此而已，而后一直反复。

毛病也不言而喻：

1）一直的发送和敞开申请，对服务器的压力会比拟大，因为自身开启Http连贯就是一件比拟耗资源的事件；
2）轮询的工夫距离不好管制。如果要求的实时性比拟高，显然应用短轮询会有显著的短板，如果设置interval的距离过长，会导致音讯提早，而如果太短，会对服务器产生压力。
短轮询客户的代码实现（片段节选）：

var ShortPollingNotification = {

datasInterval: null,

subscribe: function() {

this.datasInterval = setInterval(function() {  Request.getDatas().then(function(res) {    window.ChatroomDOM.renderData(res);  });}, TIMEOUT);return this.unsubscribe;

},

unsubscribe: function() {

this.datasInterval && clearInterval(this.datasInterval);

}

}

PS：残缺代码，请见本文“4、本文配套Demo和代码”一节。

对应本文配套Demo的运行成果如下（动图）：

上面是对应的申请，留神左下角的申请数量始终在变动：

在上图中，每隔1s就会发送一个申请，看起来成果还不错，然而如果将timeout的值设置成5s，成果将大打折扣。如下图所示。

将timeout值设置成5s时的Demo运行成果（动图）：

6、了解长轮询(Long Polling)

6.1 基本原理
长轮询的基本原理：

1）客户端发送一个申请，服务器会hold住这个申请；
2）直到监听的内容有扭转，才会返回数据，断开连接（或者在肯定的工夫内，申请还得不到返回，就会因为超时主动断开连接）；
3）客户端持续发送申请，反复以上步骤。
逻辑如下图所示：

长轮询是基于短轮询上的改良版本：次要是缩小了客户端发动Http连贯的开销，改成了在服务器端被动地去判断所关怀的内容是否变动。

所以其实轮询的实质并没有多大变动，变动的点在于：

1）对于内容变动的轮询由客户端改成了服务器端（客户端会在连贯中断之后，会再次发送申请，比照短轮询来说，大大减少了发动连贯的次数）；
2）客户端只会在数据扭转时去作相应的扭转，比照短轮询来说，并不是全盘接管。
6.2 代码实现
长轮询客户的代码实现（片段节选）：

// 客户端

var LongPollingNotification = {

// ....subscribe: function() {  var that = this;  // 设置超时工夫  Request.getV2Datas(this.getKey(),{ timeout: 10000 }).then(function(res) {    var data = res.data;    window.ChatroomDOM.renderData(res);    // 胜利获取数据后会再次发送申请    that.subscribe();  }).catch(function(error) {    // timeout 之后也会再次发送申请    that.subscribe();  });  return this.unsubscribe;}// ....

}

笔者采纳的是express，默认不反对hold住申请，因而用了一个express-longpoll的库来实现。

上面是一个原生不必库的实现（这里只是介绍原理），整体的思路是：如果服务器端反对hold住申请的话，那么在肯定的工夫内会自轮询，而后期间通过比拟key值，判断是否返回新数据。

以下是具体思路：

1）客户端第一次会带一个空的key值，这次会立刻返回，获取新内容，服务器端将计算出的contentKey返回给客户端；
2）而后客户端发送第二次申请，带上第一次返回的contentKey作为key值，而后进行下一轮的比拟；
3）如果两次的key值雷同，就会hold申请，进行外部轮询，如果期间有新内容或者客户端timeout，就会断开连接；
4）反复以上步骤。
代码如下：

// 服务器端

router.get('/v2/datas', function(req, res) {

const key = _.get(req.query, 'key', '');

let contentKey = chatRoom.getContentKey();

while(key === contentKey) {

sleep.sleep(5);contentKey = chatRoom.getContentKey();

}

const connectors = chatRoom.getConnectors();

const messages = chatRoom.getMessages();

res.json({

code: 200,data: { connectors: connectors, messages: messages, key: contentKey },

});

});

以下是用 express-longpoll的实现片段：

// mini-chatroom/public/javascripts/server/longPolling.js

function pushDataToClient(key, longpoll) {

var contentKey = chatRoom.getContentKey();

if(key !== contentKey) {

var connectors = chatRoom.getConnectors();var messages = chatRoom.getMessages();long poll.publish(  '/v2/datas',  {    code: 200,    data: {connectors: connectors, messages: messages, key: contentKey},  });

}

}

long poll.create("/v2/datas", function(req, res, next) {

key = _.get(req.query, 'key', '');

pushDataToClient(key, longpoll);

next();

});

intervalId = setInterval(function() {

pushDataToClient(key, longpoll);

}, LONG_POLLING_TIMEOUT);

PS：残缺代码，请见本文“4、本文配套Demo和代码”一节。

为了不便演示，我将客户端发动申请的timeout改成了4s，留神察看上面的截图：

能够看到，断开连接的两种形式，要么是超时，要么是申请有数据返回。

6.3 基于iframe的长轮询模式
这是长轮询技术的另一个种实现计划。

该计划的具体的原理为：

1）在页面中嵌入一个iframe，地址指向轮询的服务器地址，而后在父页面中搁置一个执行函数，比方execute(data)；
2）当服务器有内容扭转时，会向iframe发送一个脚本<script>parent.execute(JSON.stringify(data))</script>；
3）通过发送的脚本，被动执行父页面中的办法，达到推送的成果。
因不篇幅起因，在此不作深刻介绍，有趣味的同学能够详读《新手入门贴：史上最全Web端即时通讯技术原理详解》一文中的“3.3.2 基于iframe的数据流”一节。

7、什么是Server-Sent Events（SSE）

7.1 根本介绍
从纯技术的角度讲：上两节介绍的短轮询和长轮询技术，服务器端是无奈被动给客户端推送音讯的，都是客户端被动去申请服务器端获取最新的数据。

本节要介绍的SSE是一种能够被动从服务端推送音讯的技术。

SSE的实质其实就是一个HTTP的长连贯，只不过它给客户端发送的不是一次性的数据包，而是一个stream流，格局为text/event-stream。所以客户端不会敞开连贯，会始终等着服务器发过来的新的数据流，视频播放就是这样的例子。

简略来说，SSE就是：

1）SSE 应用 HTTP 协定，现有的服务器软件都反对。WebSocket 是一个独立协定。
2）SSE 属于轻量级，应用简略；WebSocket 协定绝对简单。
3）SSE 默认反对断线重连，WebSocket 须要本人实现。
4）SSE 个别只用来传送文本，二进制数据须要编码后传送，WebSocket 默认反对传送二进制数据。
5）SSE 反对自定义发送的音讯类型。
SSE的技术原理如下图所示：

SSE根本的应用办法，能够参看 SSE 的API文档，地址是：https://developer.mozilla.org/en ... _server-sent_events。

目前除了IE以及低版本的浏览器不反对，绝大多数的古代浏览器都反对SSE：

（上图来自：https://caniuse.com/?search=S...

7.2 代码实现
// 客户端

var SSENotification = {

source: null,

subscribe: function() {

if('EventSource'inwindow) {  this.source = newEventSource('/sse');  this.source.addEventListener('message', function(res) {    const d = res.data;    window.ChatroomDOM.renderData(JSON.parse(d));  });}return this.unsubscribe;

},

unsubscribe: function() {

this.source && this.source.close();

}

}

// 服务器端

router.get('/sse', function(req, res) {

const connectors = chatRoom.getConnectors();

const messages = chatRoom.getMessages();

const response = { code: 200, data: { connectors: connectors, messages: messages } };

res.writeHead(200, {

"Content-Type":"text/event-stream","Cache-Control":"no-cache","Connection":"keep-alive","Access-Control-Allow-Origin": '*',

});

res.write("retry: 10000\n");

res.write("data: "+ JSON.stringify(response) + "\n\n");

var unsubscribe = Event.subscribe(function() {

const connectors = chatRoom.getConnectors();const messages = chatRoom.getMessages();const response = { code: 200, data: { connectors: connectors, messages: messages } };res.write("data: "+ JSON.stringify(response) + "\n\n");

});

req.connection.addListener("close", function() {

unsubscribe();

}, false);

});

上面是控制台的状况，留神察看响应类型：

详情中留神查看申请类型，以及EventStream音讯类型：

PS：无关SSE更详尽的材料就不在这里开展了，有趣味的同学能够详读《SSE技术详解：一种全新的HTML5服务器推送事件技术》、《应用WebSocket和SSE技术实现Web端音讯推送》。

8、什么是WebSocket

8.1 根本介绍
PS：本大节内容援用自《Web端即时通讯实际干货：如何让WebSocket断网重连更疾速？》一文的“3、疾速理解WebSocket”。

WebSocket诞生于2008年，在2011年成为国际标准，当初所有的浏览器都已反对（详见《老手疾速入门：WebSocket扼要教程》）。它是一种全新的应用层协定，是专门为web客户端和服务端设计的真正的全双工通信协议，能够类比HTTP协定来理解websocket协定。

（图片援用自《WebSocket详解（四）：刨根问底HTTP与WebSocket的关系(上篇)》）

它们的不同点：

1）HTTP的协定标识符是http，WebSocket的是ws；
2）HTTP申请只能由客户端发动，服务器无奈被动向客户端推送音讯，而WebSocket能够；
3）HTTP申请有同源限度，不同源之间通信须要跨域，而WebSocket没有同源限度。
它们的相同点：

1）都是应用层的通信协议；
2）默认端口一样，都是80或443；
3）都能够用于浏览器和服务器间的通信；
4）都基于TCP协定。
两者和TCP的关系图：

（图片援用自《老手疾速入门：WebSocket扼要教程》）

无关Http和WebSocket的关系，能够详读：

《WebSocket详解（四）：刨根问底HTTP与WebSocket的关系(上篇)》

《WebSocket详解（五）：刨根问底HTTP与WebSocket的关系(下篇)》

无关WebSocket和Socket的关系，能够详读：《WebSocket详解（六）：刨根问底WebSocket与Socket的关系》.

8.2 技术特色
WebSocket技术特色总结下就是：

1）可双向通信，设计的目标次要是为了缩小传统轮询时http连贯数量的开销；
2）建设在TCP协定之上，握手阶段采纳 HTTP 协定，因而握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器；
3）与HTTP兼容性良好，同样能够应用80和443端口；
4）没有同源限度，客户端能够与任意服务器通信；
5）能够发送文本，也能够发送二进制数据；
6）协定标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL.
WebSocket的技术原理如下图所示：

对于WebSocket API方面的常识，这里不再作解说，能够本人查阅：https://developer.mozilla.org...

8.3 浏览器兼容性
WebSocket兼容性良好，根本反对所有古代浏览器。

（上图来自：https://caniuse.com/mdn-api_w...

8.4 代码实现
笔者这里采纳的是socket.io，是基于WebSocket的封装，提供了客户端以及服务器端的反对。

// 客户端

var WebsocketNotification = {

// ...

subscribe: function(args) {

var connector = args[1];this.socket = io();this.socket.emit('register', connector);this.socket.on('register done', function() {  window.ChatroomDOM.renderAfterRegister();});this.socket.on('data', function(res) {  window.ChatroomDOM.renderData(res);});this.socket.on('disconnect', function() {  window.ChatroomDOM.renderAfterLogout();});

}

// ...

}

// 服务器端

var io = socketIo(httpServer);

io.on('connection', (socket) => {

socket.on('register', function(connector) {

chatRoom.onConnect(connector);io.emit('register done');var data = chatRoom.getDatas();io.emit('data', { data });

});

socket.on('chat', function(message) {

chatRoom.receive(message);var data = chatRoom.getDatas();io.emit('data', { data });

});

});

PS：残缺代码，请见本文“4、本文配套Demo和代码”一节。

响应格局如下：

8.5 深刻学习
随着HTML5的普及率越来越高，WebSocket的利用也越来越遍及，对于WebSocket的学习材料网上很容易找到，限于篇幅本文就不深刻开展这个话题。

如果想进一步深刻学习WebSocket的方方面面，以下文章值得一读：

《老手疾速入门：WebSocket扼要教程》
《WebSocket详解（一）：初步意识WebSocket技术》
《WebSocket详解（二）：技术原理、代码演示和利用案例》
《WebSocket详解（三）：深刻WebSocket通信协议细节》
《WebSocket详解（四）：刨根问底HTTP与WebSocket的关系(上篇)》
《WebSocket详解（五）：刨根问底HTTP与WebSocket的关系(下篇)》
《WebSocket详解（六）：刨根问底WebSocket与Socket的关系》
《实践联系实际：从零了解WebSocket的通信原理、协定格局、安全性》
《微信小程序中如何应用WebSocket实现长连贯(含残缺源码)》
《八问WebSocket协定：为你疾速解答WebSocket热门疑难》
《Web端即时通讯实际干货：如何让你的WebSocket断网重连更疾速？》
《WebSocket从入门到精通，半小时就够！》
《WebSocket硬核入门：200行代码，教你徒手撸一个WebSocket服务器》
《长连贯网关技术专题(四)：爱奇艺WebSocket实时推送网关技术实际》

9、本文小结

短轮询、长轮询实现老本绝对比较简单，实用于一些实时性要求不高的音讯推送，在实时性要求高的场景下，会存在提早以及会给服务器带来更大的压力。

SSE只能是服务器端推送音讯，因而对于不须要双向通信的我的项目比拟实用。

WebSocket目前而言实现老本绝对较低，适宜于双工通信，对于多人在线，要求实时性较高的我的项目比拟实用。

本文已同步公布于“即时通讯技术圈”公众号。

▲ 本文在公众号上的链接是：点此进入。同步公布链接是：http://www.52im.net/thread-35...