「Web应用架构」轮询，SSE 和WebSocket，如何选择合适的？

构建实时Web应用程序有点挑战，我们需要考虑如何将数据从服务器发送到客户端。能够“主动”实现这一功能的技术已经存在了很长时间，并且仅限于两种通用方法：客户端请求或服务器请求。

实现这些的几种方法：

长/短轮询（客户端拉动）

WebSockets（服务器推送）

服务器发送的事件（服务器推送）

• 客户端拉取-客户端以一定的定期间隔向服务器请求更新
• 服务器推送-服务器正在主动将更新推送到客户端（客户端拉取的反向操作）

让我们以一个简单的用例来比较以上技术，然后选择合适的技术。

范例：

我们的示例用例非常简单。我们需要开发一个仪表板Web应用程序，该应用程序可以流转来自（GitHub / Twitter / .. etc）等网站的活动列表。这个应用程序的目的是从上面列出的各种方法中选择合适的一种。

1.使用轮询：

轮询是一种技术，客户端通过该技术定期向服务器请求新数据。我们可以通过两种方式进行轮询：短轮询和长轮询。简单来说，短轮询是基于AJAX的计时器，它以固定的延迟进行调用，而长轮询则基于Comet（即，当服务器事件发生时，服务器将无延迟地将数据发送到客户端）。两者都有优点和缺点，并根据用例进行调整。有关深入的详细信息，请阅读StackOverflow社区给出的答案。

让我们看看一个简单的客户端长轮询代码段的外观：

/* Client - subscribing to the github events */
subscribe: (callback) => {
const pollUserEvents = () => {
$.ajax({
method: 'GET',
url: 'http://localhost:8080/githubEvents',
success: (data) => {
callback(data) // process the data
},
complete: () => {
pollUserEvents();
},
timeout: 30000
})
}
pollUserEvents()
}

这基本上是一个长轮询功能，它像往常一样第一次运行，但是它设置了三十（30）秒的超时，并且在每次对服务器进行Async Ajax调用之后，回调都会再次调用Ajax。

AJAX调用可在HTTP协议上运行，这意味着默认情况下，对同一域的请求应进行多路复用。我们发现这种方法存在一些陷阱。

多路复用（轮询响应实际上无法同步）

轮询需要3次往返（TCP SIN，SSL和数据）

超时（如果连接保持空闲时间太长，代理服务器将关闭连接）

您可以在这里阅读更多关于现实世界的挑战。

2.使用WebSockets：

WebSocket只是客户端和服务器之间的持久连接。这是一种通过单个TCP连接提供全双工通信通道的通信协议。

RFC 6455声明WebSocket“旨在在HTTP端口80和443上工作，并支持HTTP代理和中介”，从而使其与HTTP协议兼容。为了实现兼容性，WebSocket握手使用HTTP升级标头将HTTP协议更改为WebSocket协议。HTTP和WebSocket都位于OSI模型的应用程序层，因此依赖于第4层的TCP。

有一个MDN文档详细解释了WebSocket，我也建议您阅读它。

让我们看看一个非常简单的WebSocket客户端实现的样子：

$(function () {
// if user is running mozilla then use it's built-in WebSocket
window.WebSocket = window.WebSocket || window.MozWebSocket;
const connection = new WebSocket('ws://localhost:8080/githubEvents');
connection.onopen = function () {
// connection is opened and ready to use
};
connection.onerror = function (error) {
// an error occurred when sending/receiving data
};
connection.onmessage = function (message) {
// try to decode json (I assume that each message
// from server is json)
try {
const githubEvent = JSON.parse(message.data); // display to the user appropriately
} catch (e) {
console.log('This doesn\'t look like a valid JSON: '+ message.data);
return;
}
// handle incoming message
};
});

如果服务器支持WebSocket协议，它将同意升级，并将通过响应中的Upgrade标头传达此信息。

让我们看看如何在Node.JS（服务器）中实现：

const express = require('express');
const events = require('./events');
const path = require('path');
const app = express();
const port = process.env.PORT || 5001;
const expressWs = require('express-ws')(app);
app.get('/', function(req, res) {
res.sendFile(path.join(__dirname + '/static/index.html'));
});
app.ws('/', function(ws, req) {
const githubEvent = {}; // sample github Event from Github event API https://api.github.com/events
ws.send('message', githubEvent);
});
app.listen(port, function() {
console.log('Listening on', port);
});

一旦我们从GitHub事件API获得数据，就可以在建立连接后将其流式传输到客户端。对于我们的场景，这种方法也有一些陷阱。

• 使用WebSockets，我们需要自己处理许多由HTTP处理的问题。
• WebSocket是用于传输数据的另一种协议，它不会通过HTTP / 2连接自动多路复用。在服务器和客户端上实现自定义多路复用有点复杂。
• WebSocket是基于帧的，而不是基于流的。当我们打开网络标签。您可以看到WebSocket消息在frame中列出。

有关WebSocket的详细信息，请查看这篇很棒的文章，在这里您可以阅读有关碎片以及如何在后台进行处理的更多信息。

3.使用SSE：

SSE是一种机制，一旦建立了客户端-服务器连接，服务器就可以将数据异步推送到客户端。然后，只要有新的“大块”数据可用，服务器就可以决定发送数据。可以将其视为单向发布-订阅模型。

它还提供了一个标准的JavaScript客户端API，称为EventSource，已在大多数现代浏览器中实现，作为W3C的HTML5标准的一部分。 Polyfills可用于不支持EventSource API的浏览器。

我们可以看到Edge和Opera Mini落后于此实现，对于SSE而言，最重要的案例是针对移动浏览器设备，因为这些浏览器没有可行的市场份额。Yaffle是事件源的众所周知的pollyfill。

由于SSE是基于HTTP的，因此它很自然地与HTTP / 2相适应，并且可以结合使用以实现两者的最佳选择：HTTP / 2处理基于多路复用流的有效传输层，而SSE为应用程序提供API以实现 推。因此，开箱即用地通过HTTP / 2实现多路复用。连接断开时会通知客户端和服务器。通过使用消息维护唯一的ID，服务器可以看到客户端错过了n条消息，并在重新连接时发送了未完成消息的积压。

让我们看看示例客户端实现的外观：

const evtSource = new EventSource('/events');
evtSource.addEventListener('event', function(evt) {
const data = JSON.parse(evt.data);
// Use data here
},false);

此代码段非常简单。它连接到我们的源并等待接收消息。现在，示例NodeJS服务器将如下所示。

// events.js
const EventEmitter = require('eventemitter3');
const emitter = new EventEmitter();
function subscribe(req, res) {
res.writeHead(200, {
'Content-Type': 'text/event-stream',
'Cache-Control': 'no-cache',
Connection: 'keep-alive'
});
// Heartbeat
const nln = function() {
res.write('\n');
};
const hbt = setInterval(nln, 15000);
const onEvent = function(data) {
res.write('retry: 500\n');
res.write(`event: event\n`);
res.write(`data: ${JSON.stringify(data)}\n\n`);
};
emitter.on('event', onEvent);
// Clear heartbeat and listener
req.on('close', function() {
clearInterval(hbt);
emitter.removeListener('event', onEvent);
});
}
function publish(eventData) {
// Emit events here recieved from Github/Twitter APIs
emitter.emit('event', eventData);
}
module.exports = {
subscribe, // Sending event data to the clients
publish // Emiting events from streaming servers
};
// App.js
const express = require('express');
const events = require('./events');
const port = process.env.PORT || 5001;
const app = express();
app.get('/events', cors(), events.subscribe);
app.listen(port, function() {
console.log('Listening on', port);
});

我们从这种方法中获得的主要好处是：

• 实施更简单，数据效率更高
• 开箱即用地通过HTTP / 2自动多路复用
• 将客户端上数据的连接数限制为一个

如何在SSE，WebSocket和Polling中进行选择？

经过漫长而详尽的客户端和服务器实施之后，SSE似乎是我们解决数据交付问题的最终答案。也有一些问题，但是可以解决。

可以利用服务器发送事件的应用程序的一些简单示例：

• 实时股价流图
• 重要事件的实时新闻报道（发布链接，推文和图片）
• 由Twitter的流API提供的实时Github / Twitter仪表板墙
• 监视服务器统计信息（如正常运行时间，运行状况和正在运行的进程）的监视器。

但是，SSE不仅是其他提供快速更新的方法的可行替代方案。在某些特定情况下，例如在SSE被证明是理想解决方案的情况下，每个人都可以胜过其他人。考虑一个像MMO（大型多人在线）游戏这样的场景，该场景需要来自连接两端的大量消息。在这种情况下，WebSockets将压制SSE。

如果您的用例需要显示实时的市场新闻，市场数据，聊天应用程序等，例如在我们的案例中，依靠HTTP / 2 + SSE将为您提供有效的双向通信渠道，同时又能获得留在其中的好处HTTP世界。

如果您想为我们的用例获取示例客户端-服务器实现，请签出GitHub代码。

资源

• “caniuse.com”
• “使用服务器发送的事件进行流更新”，HTML5 Rocks的Eric Bidelman
• “使用HTML5 SSE的数据推送应用”，O’Reilly Media的Darren Cook

感谢您阅读

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