反向Ajax，实现服务器向客户端推送消息之 Comet

Posted 2020-08-07 曙光XK

　　基于 HTTP 长连接、无须在浏览器端安装插件的“服务器推”技术为“Comet”。

　　　　

　　下面将介绍两种 Comet 应用的实现模型。

　　基于 AJAX 的长轮询（long-polling）方式

　　AJAX 的出现使得 javascript 可以调用 XMLHttpRequest 对象发出 HTTP 请求，JavaScript 响应处理函数根据服务器返回的信息对 html 页面的显示进行更新。使用 AJAX 实现“服务器推”与传统的 AJAX 应用不同之处在于：

1. 服务器端会阻塞请求直到有数据传递或超时才返回。
2. 客户端 JavaScript 响应处理函数会在处理完服务器返回的信息后，再次发出请求，重新建立连接。
3. 当客户端处理接收的数据、重新建立连接时，服务器端可能有新的数据到达；这些信息会被服务器端保存直到客户端重新建立连接，客户端会一次把当前服务器端所有的信息取回。

　　图 2. 基于长轮询的服务器推模型

     

　　一些应用及示例如 “Meebo”, “Pushlet Chat” 都采用了这种长轮询的方式。相对于“轮询”（poll），这种长轮询方式也可以称为“拉”（pull）。因为这种方案基于 AJAX，具有以下一些优点：请求异步发出；无须安装插件；IE、Mozilla FireFox 都支持 AJAX。

　　在这种长轮询方式下，客户端是在 XMLHttpRequest 的 readystate 为 4（即数据传输结束）时调用回调函数，进行信息处理。当 readystate 为 4 时，数据传输结束，连接已经关闭。Mozilla Firefox 提供了对 Streaming AJAX 的支持， 即 readystate 为 3 时（数据仍在传输中），客户端可以读取数据，从而无须关闭连接，就能读取处理服务器端返回的信息。IE 在 readystate 为 3 时，不能读取服务器返回的数据，目前 IE 不支持基于 Streaming AJAX。

 

　　基于 Iframe 及 htmlfile 的流（streaming）方式

　　iframe 是很早就存在的一种 HTML 标记， 通过在 HTML 页面里嵌入一个隐蔵帧，然后将这个隐蔵帧的 SRC 属性设为对一个长连接的请求，服务器端就能源源不断地往客户端输入数据。

　　图 3. 基于流方式的服务器推模型

    

　　上节提到的 AJAX 方案是在 JavaScript 里处理 XMLHttpRequest 从服务器取回的数据，然后 Javascript 可以很方便的去控制 HTML 页面的显示。同样的思路用在 iframe 方案的客户端，iframe 服务器端并不返回直接显示在页面的数据，而是返回对客户端 Javascript 函数的调用，如“<script type="text/javascript">js_func(“data from server ”)</script>”。服务器端将返回的数据作为客户端 JavaScript 函数的参数传递；客户端浏览器的 Javascript 引擎在收到服务器返回的 JavaScript 调用时就会去执行代码。

　　从 图 3 可以看到，每次数据传送不会关闭连接，连接只会在通信出现错误时，或是连接重建时关闭（一些防火墙常被设置为丢弃过长的连接， 服务器端可以设置一个超时时间， 超时后通知客户端重新建立连接，并关闭原来的连接）。

　　使用 iframe 请求一个长连接有一个很明显的不足之处：IE、Morzilla Firefox 下端的进度栏都会显示加载没有完成，而且 IE 上方的图标会不停的转动，表示加载正在进行。Google 的天才们使用一个称为“htmlfile”的 ActiveX 解决了在 IE 中的加载显示问题，并将这种方法用到了 gmail+gtalk 产品中。Alex Russell 在 “What else is burried down in the depth‘s of Google‘s amazing JavaScript?”文章中介绍了这种方法。Zeitoun 网站提供的 comet-iframe.tar.gz，封装了一个基于 iframe 和 htmlfile 的 JavaScript comet 对象，支持 IE、Mozilla Firefox 浏览器，可以作为参考。（请参见参考资源）

 

　　使用 Comet 模型开发自己的应用

　　上面介绍了两种基于 HTTP 长连接的“服务器推”架构，更多描述了客户端处理长连接的技术。对于一个实际的应用而言，系统的稳定性和性能是非常重要的。将 HTTP 长连接用于实际应用，很多细节需要考虑。

　　不要在同一客户端同时使用超过两个的 HTTP 长连接

　　我们使用 IE 下载文件时会有这样的体验，从同一个 Web 服务器下载文件，最多只能有两个文件同时被下载。第三个文件的下载会被阻塞，直到前面下载的文件下载完毕。这是因为 HTTP 1.1 规范中规定，客户端不应该与服务器端建立超过两个的 HTTP 连接， 新的连接会被阻塞。而 IE 在实现中严格遵守了这种规定。

　　HTTP 1.1 对两个长连接的限制，会对使用了长连接的 Web 应用带来如下现象：在客户端如果打开超过两个的 IE 窗口去访问同一个使用了长连接的 Web 服务器，第三个 IE 窗口的 HTTP 请求被前两个窗口的长连接阻塞。

　　所以在开发长连接的应用时， 必须注意在使用了多个 frame 的页面中，不要为每个 frame 的页面都建立一个 HTTP 长连接，这样会阻塞其它的 HTTP 请求，在设计上考虑让多个 frame 的更新共用一个长连接。

　　服务器端的性能和可扩展性

　　一般 Web 服务器会为每个连接创建一个线程，如果在大型的商业应用中使用 Comet，服务器端需要维护大量并发的长连接。在这种应用背景下，服务器端需要考虑负载均衡和集群技术；或是在服务器端为长连接作一些改进。

　　应用和技术的发展总是带来新的需求，从而推动新技术的发展。HTTP 1.1 与 1.0 规范有一个很大的不同：1.0 规范下服务器在处理完每个 Get/Post 请求后会关闭套接口连接； 而 1.1 规范下服务器会保持这个连接，在处理两个请求的间隔时间里，这个连接处于空闲状态。 Java 1.4 引入了支持异步 IO 的 java.nio 包。当连接处于空闲时，为这个连接分配的线程资源会返还到线程池，可以供新的连接使用；当原来处于空闲的连接的客户发出新的请求，会从线程池里分配一个线程资源处理这个请求。 这种技术在连接处于空闲的机率较高、并发连接数目很多的场景下对于降低服务器的资源负载非常有效。

　　但是 AJAX 的应用使请求的出现变得频繁，而 Comet 则会长时间占用一个连接，上述的服务器模型在新的应用背景下会变得非常低效，线程池里有限的线程数甚至可能会阻塞新的连接。Jetty 6 Web 服务器针对 AJAX、Comet 应用的特点进行了很多创新的改进，请参考文章“AJAX，Comet and Jetty”（请参见 参考资源）。

　　控制信息与数据信息使用不同的 HTTP 连接

　　使用长连接时，存在一个很常见的场景：客户端网页需要关闭，而服务器端还处在读取数据的堵塞状态，客户端需要及时通知服务器端关闭数据连接。服务器在收到关闭请求后首先要从读取数据的阻塞状态唤醒，然后释放为这个客户端分配的资源，再关闭连接。

　　所以在设计上，我们需要使客户端的控制请求和数据请求使用不同的 HTTP 连接，才能使控制请求不会被阻塞。

　　在实现上，如果是基于 iframe 流方式的长连接，客户端页面需要使用两个 iframe，一个是控制帧，用于往服务器端发送控制请求，控制请求能很快收到响应，不会被堵塞；一个是显示帧，用于往服务器端发送长连接请求。如果是基于 AJAX 的长轮询方式，客户端可以异步地发出一个 XMLHttpRequest 请求，通知服务器端关闭数据连接。

　　在客户和服务器之间保持“心跳”信息

　　在浏览器与服务器之间维持一个长连接会为通信带来一些不确定性：因为数据传输是随机的，客户端不知道何时服务器才有数据传送。服务器端需要确保当客户端不再工作时，释放为这个客户端分配的资源，防止内存泄漏。因此需要一种机制使双方知道大家都在正常运行。在实现上：

1. 服务器端在阻塞读时会设置一个时限，超时后阻塞读调用会返回，同时发给客户端没有新数据到达的心跳信息。此时如果客户端已经关闭，服务器往通道写数据会出现异常，服务器端就会及时释放为这个客户端分配的资源。
2. 如果客户端使用的是基于 AJAX 的长轮询方式；服务器端返回数据、关闭连接后，经过某个时限没有收到客户端的再次请求，会认为客户端不能正常工作，会释放为这个客户端分配、维护的资源。
3. 当服务器处理信息出现异常情况，需要发送错误信息通知客户端，同时释放资源、关闭连接。