JavaScript实现与web通信的方法详解

web通信，一个特别大的topic，涉及面也是很广的。因最近学习了 javascript 中一些 web 通信知识，在这里总结下。文中应该会有理解错误或者表述不清晰的地方，还望斧正！

一、前言

1. comet技术

浏览器作为 Web 应用的前台，自身的处理功能比较有限。浏览器的发展需要客户端升级软件，同时由于客户端浏览器软件的多样性，在某种意义上，也影响了浏览器新技术的推广。在 Web 应用中，浏览器的主要工作是发送请求、解析服务器返回的信息以不同的风格显示。AJAX 是浏览器技术发展的成果，通过在浏览器端发送异步请求，提高了单用户操作的响应性。但 Web 本质上是一个多用户的系统，对任何用户来说，可以认为服务器是另外一个用户。现有 AJAX 技术的发展并不能解决在一个多用户的 Web 应用中，将更新的信息实时传送给客户端，从而用户可能在“过时”的信息下进行操作。而 AJAX 的应用又使后台数据更新更加频繁成为可能。

随着互联网的发展，web 应用层出不穷，也不乏各种网站监控、即时报价、即时通讯系统，为了让用户得到更好的体验，服务器需要频繁的向客户端推送信息。开发者一般会采用基于 AJAX 的长轮询方式或者基于 iframe 及 htmlfile 的流方式处理。当然有些程序需要在客户端安装各种插件( Java applet 或者 Flash )来支持性能比较良好的“推”信息。

2. HTTP协议中的长、短连接

短连接的操作步骤是：建立连接——数据传输——关闭连接...建立连接——数据传输——关闭连接
长连接的操作步骤是：建立连接——数据传输...（保持连接）...数据传输——关闭连接

长连接与短连接的不同主要在于client和server采取的关闭策略不同。短连接在建立连接以后只进行一次数据传输就关闭连接，而长连接在建立连接以后会进行多次数据数据传输直至关闭连接（长连接中关闭连接通过Connection：closed头部字段）。

二、web 通信

首先要搞清楚，xhr 的 readystate 各种状态。

1.轮询

轮询是一种“拉”取信息的工作模式。设置一个定时器，定时询问服务器是否有信息，每次建立连接传输数据之后，链接会关闭。

前端实现：

var polling = function(url, type, data){
  var xhr = new XMLHttpRequest(),
    type = type || "GET",
    data = data || null;

  xhr.onreadystatechange = function(){
    if(xhr.readyState == 4) {
      receive(xhr.responseText);
      xhr.onreadystatechange = null;
    }
  };

  xhr.open(type, url, true);
  //IE的ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP")支持GET方法发送数据，
  //其它浏览器不支持，已测试验证
  xhr.send(type == "GET" ? null : data);
};

var timer = setInterval(function(){
  polling();
}, 1000);

在轮询的过程中，如果因为网络原因，导致上一个 xhr 对象还没传输完毕，定时器已经开始了下一个询问，上一次的传输是否还会在队列中，这个问题我没去研究。如果感兴趣可以自己写一个ajax的请求管理队列。

2.长轮询(long-polling)

长轮询其实也没啥特殊的地方，就是在xhr对象关闭连接的时候马上又给他接上~ 看码：

var longPoll = function(type, url){
  var xhr = new XMLHttpRequest();

  xhr.onreadystatechange = function(){
    // 状态为 4，数据传输完毕，重新连接
    if(xhr.readyState == 4) {
      receive(xhr.responseText);
      xhr.onreadystatechange = null;

      longPoll(type, url);
    }
  };

  xhr.open(type, url, true);
  xhr.send();
}

只要服务器断开连接，客户端马上连接，不让他有一刻的休息时间，这就是长轮询。

3.数据流

数据流方式，在建立的连接断开之前，也就是 readystate 状态为 3 的时候接受数据，但是麻烦的事情也在这里，因为数据正在传输，你拿到的 xhr.response 可能就是半截数据，所以呢，最好定义一个数据传输的协议，比如前2个字节表示字符串的长度，然后你只获取这个长度的内容，接着改变游标的位置。

假如数据格式为： data splitChar data为数据内容，splitChar为数据结束标志（长度为1）。 那么传输的数据内容为 data splitChar data splitChar data splitChar...

var dataStream = function(type, url){
  var xhr = new XMLHttpRequest();

  xhr.onreadystatechange = function(){

    // 状态为 3，数据接收中
    if(xhr.readyState == 3) {
      var i, l, s;

      s = xhr.response; //读取数据
      l = s.length;   //获取数据长度

      //从游标位置开始获取数据，并用分割数据
      s = s.slice(p, l - 1).split(splitChar);

      //循环并操作数据
      for(i in s) if(s[i]) deal(s[i]);

      p = l; //更新游标位置

    }

    // 状态为 4，数据传输完毕，重新连接
    if(xhr.readyState == 4) {
      xhr.onreadystatechange = null;

      dataStream(type, url);
    }
  };

  xhr.open(type, url, true);
  xhr.send();
};

这个代码写的是存在问题的，当readystate为3的时候可以获取数据，但是这时获取的数据可能只是整体数据的一部分，那后半截就拿不到了。readystate在数据传输完毕之前是不会改变的，也就是说他并不会继续接受剩下的数据。我们可以定时去监听readystate，这个下面的例子中可以看到。

这样的处理不算复杂，但是存在问题。上面的轮询和长轮询是所有浏览器都支持的，所以我就没有写兼容IE的代码，但是这里，低版本IE不允许在readystate为3的时候读取数据，所以我们必须采用其他的方式来实现。

在ajax还没有进入web专题之前，我们已经拥有了一个法宝，那就是iframe，利用iframe照样可以异步获取数据，对于低版本IE可以使用iframe来接受数据流。

if(isIE){
  var dataStream = function(url){
    var ifr = document.createElement("iframe"), doc, timer;

    ifr.src = url;
    document.body.appendChild(ifr);

    doc = ifr.contentWindow.document;

    timer = setInterval(function(){

      if(ifr.readyState == "interactive"){
        // 处理数据，同上
      }

      // 重新建立链接
      if(ifr.readyState == "complete"){
        clearInterval(timer);

        dataStream(url);
      }
    }, 16);
  };
};

定时去监听iframe的readystate的变化，从而获取数据流，不过，上面的处理方式还是存在问题。数据流实现“服务器推”数据的原理是什么呢，简单点说，就是文档(数据)还没有加载完，这个时候浏览器的工作就是去服务器拿数据完成文档(数据)加载，我们就是利用这点，给浏览器塞点东西过去~ 所以上述利用iframe的方式获取数据，会使浏览器一直处于加载状态，title上的那个圈圈一直在转动，鼠标的状态也是loading，这看着是相当不爽的。幸好，IE提供了HTMLFile对象，这个对象就相当于一个内存中的Document对象，它会解析文档。所以我们创建一个HTMLFile对象，在里面放置一个IFRAME来连接服务器。这样，各种浏览器就都支持了。

if(isIE){
  var dataStream = function(url){
    var doc = new ActiveXObject("HTMLFile"),
      ifr = doc.createElement("iframe"),
      timer, d;

    doc.write("<body/>");

    ifr.src = url;
    doc.body.appendChild(ifr);

    d = ifr.contentWindow.document;

    timer = setInterval(function(){

      if(d.readyState == "interactive"){
        // 处理数据，同上
      }

      // 重新建立链接
      if(d.readyState == "complete"){
        clearInterval(timer);

        dataStream(url);
      }
    }, 16);
  };
};

4.websocket

websocket是前端一个神器，ajax用了这么久了，相关技术也是很成熟，不过要实现个数据的拉取确实十分不易，从上面的代码中也看到了，各种兼容性问题，各种细节处理问题，自从有了websocket，哈哈，一口气上五楼...

var ws = new WebSocket("ws://www.example.com:8888");

ws.onopen = function(evt){};
ws.onmessage = function(evt){
  deal(evt.data);
};
ws.onclose = function(evt){};

//ws.close();

新建一个WebSocket实例，一切就OK了，ws:// 是websocket的连接协议，8888为端口号码。onmessage中提供了data这个属性，相当方便

5.EventSource

HTML5中提供的EventSource这玩意儿，这是无比简洁的服务器推送信息的接受函数。

new EventSource("test.php").onmessage=function(evt){
  console.log(evt.data);
};

简洁程度和websocket是一样的啦，只是这里有一个需要注意的地方，test.php输出的数据流应该是特殊的MIME类型，要求是"text/event-stream"，如果不设置的话，你试试~ （直接抛出异常）

6.ActionScript

情非得已就别考虑这第六种方式了，虽说兼容性最好，要是不懂as，出了点bug你也不会调试。

具体实现方法：在 HTML 页面中内嵌入一个使用了 XMLSocket 类的 Flash 程序。JavaScript 通过调用此 Flash 程序提供的套接口接口与服务器端的套接口进行通信。JavaScript 在收到服务器端以 XML 格式传送的信息后可以很容易地控制 HTML 页面的内容显示。

7.Java Applet套接口

这玩意儿原理和Flash类似，不过我不懂，就不细说了。

三、后端处理方式

本文主要是总结Javascript的各种通讯方式，后端配合node来处理，应该是挺给力的。

var conns = new Array();

var ws = require("websocket-server");
var server = ws.createServer();

server.addListener("connection", function(connection){
 console.log("Connection request on Websocket-Server");
 conns.push(connection);
 connection.addListener('message',function(msg){
    console.log(msg);
    for(var i=0; i<conns.length; i++){
      if(conns[i]!=connection){
        conns[i].send(msg);
      }
    }
  });
});
server.listen(8888);

下面是一个php的测试demo。

header('Content-Type:text/html; charset=utf-8');
while(1){
  echo date('Y-m-d H:i:s');
  flush();
  sleep(1);
};

四、web 通信方式利弊分析

• 轮询，这种方式应该是最没技术含量的，操作起来最方便，不过是及时性不强，把定时器的间隔时间设置的短一些可以稍微得到缓和。
• 长轮询，算是比较不错的一个web通讯方式，不过每次断开连接，比较耗服务器资源，客户端到无所谓。
• 数据流，他和长轮询不同之处是接受数据的时间不一样，数据流是readystate为3的时候接受，低版本IE不太兼容，处理起来略麻烦，而且还要自己设计数据传输协议。不过他对资源的消耗比上面几种都可观。
• websocket和EventSource，两个利器，不过，没几个浏览器支持，这是比较让人伤心~
• ActionScript和Java Applet，两者都是需要在客户端安装插件的，一个是Flash插件，一个是Java插件，而且搞前端的人一般对这东西不太熟悉，如果没有封装比较好的库可以使用，那建议还是别用了。

五、参考资料

http://www.ibm.com/developerworks/cn/web/wa-lo-comet/Comet：基于 HTTP 长连接的“服务器推”技术

http://blog.csdn.net/yankai0219/article/details/8208776  HTTP协议中长连接、短连接

http://www.web-tinker.com/  comet系列文章

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