定時刷新的不足與改進(jìn)

web開發(fā)中可能遇到這樣的場景：網(wǎng)頁里的某一塊區(qū)域里寫了一些內(nèi)容，但這些內(nèi)容不是固定的，即使看網(wǎng)頁的人沒有做任何操作，它們也會隨時間不斷變化。股票行情、活動或游戲的榜單都是比較常見的例子。

對此，一般的做法是用 setTimeout() 或 setInverval() 定時執(zhí)行任務(wù)，任務(wù)內(nèi)容是Ajax訪問一次服務(wù)器，并在成功拿到返回數(shù)據(jù)后去更新頁面。

這種定時刷新的做法會有這樣一些感覺不足的地方：

• 頻繁的定時網(wǎng)絡(luò)請求對瀏覽器（客戶端）和服務(wù)器來說都是一種負(fù)擔(dān)，尤其是當(dāng)網(wǎng)頁里有多個定時刷新區(qū)域的時候。
• 某幾次的定時任務(wù)可能是不必要的，因為服務(wù)器可能并沒有新數(shù)據(jù)，還是返回了和上一次一樣的內(nèi)容。
• 頁面內(nèi)容可能不夠新，因為服務(wù)器可能剛更新了數(shù)據(jù)，但下一輪定時任務(wù)還沒有開始。

造成這些不足的原因歸結(jié)起來，主要還是由于服務(wù)器的響應(yīng)總是被動的。HTTP協(xié)議限制了一次通信總是由客戶端發(fā)起請求，再由服務(wù)器端來返回響應(yīng)。

因此，如果讓服務(wù)器端也可以主動發(fā)送信息到客戶端，就可以很大程度改進(jìn)這些不足。WebSocket就是一個實現(xiàn)這種雙向通信的新協(xié)議。

WebSocket是基于HTTP的功能追加協(xié)議

WebSocket最初由html5提出，但現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為一個獨立的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。WebSocket可以分為協(xié)議（ Protocol ）和 API 兩部分，分別由 IETF 和W3C制定了標(biāo)準(zhǔn)。

先來看看WebSocket協(xié)議的建立過程。

為了實現(xiàn)WebSocket通信，首先需要客戶端發(fā)起一次普通HTTP請求（也就是說，WebSocket的建立是依賴HTTP的）。請求報文可能像這樣：

GET ws://websocket.example.com/ HTTP/1.1Host: websocket.example.comUpgrade: websocketConnection: UpgradeOrigin: http://example.comSec-WebSocket-Key:pAloKxsGSHtpIHrJdWLvzQ==Sec-WebSocket-Version:13

其中HTTP頭部字段 Upgrade: websocket 和 Connection: Upgrade 很重要，告訴服務(wù)器通信協(xié)議將發(fā)生改變，轉(zhuǎn)為WebSocket協(xié)議。支持WebSocket的服務(wù)器端在確認(rèn)以上請求后，應(yīng)返回狀態(tài)碼為 101 Switching Protocols 的響應(yīng)：

HTTP/1.1 101 Switching ProtocolsUpgrade: websocketConnection: UpgradeSec-WebSocket-Accept: nRu4KAPUPjjWYrnzxDVeqOxCvlM=

其中字段 Sec-WebSocket-Accept 是由服務(wù)器對前面客戶端發(fā)送的 Sec-WebSocket-Key 進(jìn)行確認(rèn)和加密后的結(jié)果，相當(dāng)于一次驗證，以幫助客戶端確信對方是真實可用的WebSocket服務(wù)器。

驗證通過后，這個握手響應(yīng)就確立了WebSocket連接，此后，服務(wù)器端就可以主動發(fā)信息給客戶端了。此時的狀態(tài)比較像服務(wù)器端和客戶端接通了電話，無論是誰有什么信息想告訴對方，開口就好了。

一旦建立了WebSocket連接，此后的通信就不再使用HTTP了，改為使用WebSocket獨立的數(shù)據(jù)幀（這個幀有辦法看到，見后文）。

整個過程像這樣：

簡單的應(yīng)用示例

應(yīng)用WebSocket有這樣幾件事要做：

• 選用 支持WebSocket的瀏覽器 。
• 網(wǎng)頁內(nèi)添加創(chuàng)建WebSocket的代碼。
• 服務(wù)器端添加使用WebSocket通信的代碼。

服務(wù)器端

以Node的服務(wù)器為例，我們使用 ws 這個組件，這樣搭建一個支持WebSocket的服務(wù)器端：

var request = require("request");var dateFormat = require("dateformat");var WebSocket = require("ws"),    WebSocketServer = WebSocket.Server,    wss = new WebSocketServer({        port: 8080,        path: "/guest"    });// 收到來自客戶端的連接請求后，開始給客戶端推消息wss.on("connection", function(ws) {    ws.on("message", function(message) {        console.log("received: %s", message);    });    sendGuestInfo(ws);});function sendGuestInfo(ws) {    request("http://uinames.com/api?region=china",        function(error, response, body) {            if (!error && response.statusCode === 200) {                var jsonObject = JSON.parse(body),                    guest = jsonObject.name + jsonObject.surname,                    guestInfo = {                        guest: guest,                        time: dateFormat(new Date(), "HH:MM:ss")                    };                if (ws.readyState === WebSocket.OPEN) {                    // 發(fā)，送                    ws.send(JSON.stringify(guestInfo));                    // 用隨機(jī)來“裝”得更像不定時推送一些                    setTimeout(function() {                        sendGuestInfo(ws);                    }, (Math.random() * 5 + 3) * 1000);                }            }        });}

這個例子使用了姓名生成站點 uinames 的API服務(wù)，來生成 {guest: "人名", time: "15:26:01"} 這樣的數(shù)據(jù)。函數(shù) sendGuestInfo() 會不定時執(zhí)行，并把包含姓名和時間的信息通過 send() 方法發(fā)送給客戶端。另外，注意 send() 方法需要以字符串形式來發(fā)送json數(shù)據(jù)。

這就像是服務(wù)器自己在做一些事，然后在需要的時候會通知客戶端一些信息。

客戶端

客戶端我們使用原生javascript來完成（僅支持WebSocket的瀏覽器）：

var socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/guest");socket.onopen = function(openEvent) {    console.log("WebSocket conntected.");};socket.onmessage = function(messageEvent) {    var data = messageEvent.data,        dataObject = JSON.parse(data);    console.log("Guest at " + dataObject.time + ": " + dataObject.guest);};socket.onerror = function(errorEvent) {    console.log("WebSocket error: ", errorEvent);};socket.onclose = function(closeEvent) {    console.log("WebSocket closed.");};

WebSocket的URL格式是 ws:// 與 wss:// 。因此，需要注意下URL地址的寫法，這也包括注意WebSocket服務(wù)器端的路徑（如這里的 /guest ）等信息。因為是本地的示例所以這里是 localhost 。

客戶端代碼的流程很簡單：創(chuàng)建 WebSocket 對象，然后指定 onopen 、 onmessage 等事件的回調(diào)即可。其中 onmessage 是客戶端與服務(wù)器端通過WebSocket通信的關(guān)鍵事件，想要在收到服務(wù)器通知后做點什么，寫在 onmessage 事件的回調(diào)函數(shù)里就好了。

效果及分析

通過 node server （假定服務(wù)器端的文件名為 server.js ）啟動WebSocket服務(wù)器后，用瀏覽器打開一個引入了前面客戶端代碼的html（直接文件路徑 file:/// 就可以），就可以得到像這樣的結(jié)果：

聯(lián)系前面客戶端的代碼可以想到，實際從創(chuàng)建 WebSocket 對象的語句開始，連接請求就會發(fā)送，并很快建立起WebSocket連接（不出錯誤的話），此后就可以收到來自服務(wù)器端的通知。如果此時客戶端還想再告訴服務(wù)器點什么，這樣做：

socket.send("Hello, server!");

服務(wù)器就可以收到：

當(dāng)然，這也是因為前面服務(wù)器端的代碼內(nèi)同樣設(shè)置了 message 事件的回調(diào)。在這個客戶端和服務(wù)器都是javascript的例子中，無論是服務(wù)器端還是客戶端，都用 send() 發(fā)送信息，都通過 message 事件設(shè)置回調(diào)，形式上可以說非常一致。

其他可用的數(shù)據(jù)類型

WebSocket的 send() 可以發(fā)送的消息，除了前面用的字符串類型之外，還有兩種可用，它們是 Blob 和 ArrayBuffer 。

它們都代表二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可用于原始文件數(shù)據(jù)的發(fā)送。比如，這是一個發(fā)送Blob類型數(shù)據(jù)以完成向服務(wù)器上傳圖片的例子：

var fileEl = document.getElementById("image_upload");var file = fileEl.files[0];socket.send(file);

然后服務(wù)器端可以這樣把文件保存下來：

var fs = require("fs");wss.on("connection", function(ws) {    ws.on("message", function(message) {        fs.writeFile("upload.png", message, "binary", function(error) {            if (!error) {                console.log("File saved.");            }        });    });});

在客戶端接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)時，需注意WebSocket對象有一個屬性 binaryType ，初始值為 "blob" 。因此，如果接收的二進(jìn)制數(shù)據(jù)是 ArrayBuffer ，應(yīng)在接收之前這樣做：

socket.binaryType = "arraybuffer";

其他WebSocket服務(wù)器端

其他語言來做WebSocket服務(wù)器是怎樣的呢？下面是一個php的WebSocket服務(wù)器的例子（使用 Ratchet ）：

<?phpuse Ratchet\ConnectionInterface;use Ratchet\MessageComponentInterface;require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';class GuestServer implements MessageComponentInterface {    public function onOpen(ConnectionInterface $conn) {        $conn->send('The server is listening to you now.');    }    public function onMessage(ConnectionInterface $conn, $msg) {        $conn->send($this->generateGuestInfo());    }    public function onClose(ConnectionInterface $conn) {    }    public function onError(ConnectionInterface $conn, \Exception $e) {        $conn->close();    }    private function generateGuestInfo() {        $jsonString = file_get_contents('http://uinames.com/api?region=china');        $jsonObject = json_decode($jsonString, true);        $guest = $jsonObject['name'] . $jsonObject['surname'];        $guestInfo = array(            'guest' => $guest,            'time' => date('H:i:s', time()),        );        return json_encode($guestInfo);    }}$app = new Ratchet\App('localhost', 8080);$app->route('/guest', new GuestServer(), array('*'));$app->run();?>

這個例子也同樣是由服務(wù)器返回 {guest: "人名", time: "15:26:01"} 的json數(shù)據(jù)，不過由于php不像Node那樣可以用 setTimeout() 很容易地實現(xiàn)異步定時任務(wù)，這里改為在客戶端發(fā)送一次任意信息后，再去uinames取得信息并返回。

也可以看到，php搭建的WebSocket服務(wù)器仍然是近似的，主要通過WebSocket的 open 、 message 等事件來實現(xiàn)功能。

在Chrome開發(fā)工具中查看WebSocket數(shù)據(jù)幀

Chrome開發(fā)工具中選擇Network，然后找到WebSocket的那個請求，里面可以選擇Frames。在Frames里看到的，就是WebSocket的數(shù)據(jù)幀了：

可以看到很像聊天記錄，其中用淺綠色標(biāo)注的是由客戶端發(fā)送給服務(wù)器的部分。

結(jié)語

總的來說，把服務(wù)器和客戶端拉到了一個聊天窗口來辦事，這確實是很棒的想法。

即使只從形式上說，WebSocket的事件回調(diào)感覺也比定時任務(wù)用起來要更親切一些。

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