JavaScript实现即时通讯的 4 种方案

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• 前言：
• 1. http + ajax
• 2. websocket
• 3. SSE

前言：

服务端如何将数据推送到浏览器，一般来说，Web端即时通讯技术因受限于浏览器的设计限制，一直以来实现起来并不容易，这里总结了4种方式。

1. http + ajax

XMLHttpRequest在和服务端进行数据交互时存在四种状态，很多时候的判断是readyState为4时，从response获取服务端响应结果。其实readyState等于3的时候就可以获取到服务端的部分数据了。

可以利用这个属性实现服务端推送。

比如服务使用http创建服务，每间隔1s的时候通过write方法返回一段文本，但是不要调用end方法。

const http = require('http');
const fs = require('fs');

const app = http.createServer((req, res) => {
    // 设置响应头
    res.setHeader('Content-type', 'application/json; charset=utf-8');
    res.setHeader('Cache-Control', 'max-age=0'); // 没有缓存
    let num = 0;
    // 地柜返回
    const send = () => {
        if (num > 20) {
            res.end();
            return;
        }
        num++;
        const data = Math.random() + '';
        res.write(data, 'utf8');
        setTimeout(send, 1000);
    }
    send();
});

app.listen(8081, () => {
    console.log('127.0.0.1:8081');
})

前端监听XMLHttpRequest的onreadystatechange事件，每当服务器返回一段数据都会触发一次onreadystatechange事件，可以从responseText中得到当前获取到的全部数据。

var xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('GET', '/api');
xhr.timeout = 30000;
xhr.responseType = 'text';
xhr.onreadystatechange = function () {
    if (this.readyState == 3) { // 分段获取服务端返回的数据
        console.log(this.responseText);
    }
    if (this.readyState == 4) {
        if (this.status >= 200 && this.status < 300 || this.status == 304) {
            // this.response
        } else {
            // this.statusText
        }
    }
}
xhr.send()

2. websocket

websocket具有三个优点，双向通信，自动跨域，性能高。最主要的是可以传输多种格式的数据。WebSocket 协议在2008年诞生，2011年成为国际标准。所有浏览器都已经支持了，也是应用很广泛的一种即时通信协议。

websocket是HTML5新增的API，属于浏览器或者前端的内容。后端用的是socket，socket协议的历史相当古老基本四十年前就已经存在了。在H5中websocket自带一些安全的措施，而原生的socket就没什么安全性可言了。

客户端浏览器通过实例化Websocket，传入服务地址创建websocket链接，message中会接收到服务端推送的数据，也可通过send方法向服务端发送数据。

const ws = new Websocket('ws://127.0.0.1:8080/api');
// 原生没有emit，自己封装一个
ws.emit = function(name, ...args) {
    ws.send(JSON.stringify({
        name,
        data: [...args]
    }))
}
ws.onopen = function() {
    console.log('链接上了');
    // ws.send('dadadadadasda'); // 发送数据，只有一个参数一个大字符串
    ws.emit('msg', 12, 5, 8);
}; // 已经链接
ws.onmessage = function() {
    console.log('接收到消息了')
}; // 收到数据
ws.onclose = function() {
    console.log('断开链接了')
}; // 断开了

在node中想要实现socket可以借助node原生的net模块，这是一个相对底层的网络模块，是一个tcp的库。net是http的底层，很多东西都需要自己去实现，比如这里可以使用net.createServer来创建服务。

websocket也是给予http的，先通过http请求到服务，会携带一个upgrade为websocket的请求头，表示希望升级为websocket，这个时候服务可以返回101状态码，表示进行服务可以升级。

const http = require('http');
const net = require('net'); // TCP的库，可以理解为原生的Socket
const crypto = require('crypto'); // 借助加密库实现一些安全性

const server = net.createServer(sock=> {
    console.log('链接上了');
    sock.on('end', () => {
        console.log('客户端断开了')
    }); // 断开

    sock.once('data', (data) => {
        console.log('hand shake start...');
        // 最先过来的是http头
        const str = data.toString();
        // 将http头用\r\n切开
        let lines = str.split('\r\n');
        // 删除第一行和最后一行，因为没啥用
        lines = lines.slice(1, lines.length - 2);
        // 将所有请求头通过'分号空格'切开
        const headers = {};
        lines.forEach(line => {
            const [key, value ] = line.split(': ');
            // 将请求头变成小写
            headers[key.toLowerCase()] = val;
        })
        // http协议转websocket会传入upgrade为websocket
        if (headers['upgrade'] != 'websocket') {
            console.log('其他协议，暂不支持');
            sock.end();
        } else if (headers['sec-websocket-version'] != 13) {
            console.log('不兼容不是13的版本');
            sock.end();
        } else {
            const key = headers['sec-websocket-key'];
            // 13版本的源码是258E，可以百度的到
            const mask = '258EAFA5-47DA-95CA-C5AB0DC85B11';
            // 需要把key和mask加在一起，然后用sha1加密，再变成base64，还给客户端
            // sha1(key + mask) -> base64 -> client;
            const hash = crypto.createHash('sha1');
            hash.update(key + mask);
            const tokey = hash.digest('base64');
            // 数据以HTTP发回客户端，因为验证的过程还是http阶段, 状态值为101(正在切换协议，协议升级 Switching Protocols)
            sock.write('HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\nUpgrade: websocket\r\nConnection: Upgrade\r\nSec-WebSocket-Accept: ' + tokey + '\r\n'); // Upgrade: websocket告诉浏览器升级为websocket，冒号要有空格
            // 至此，握手已经结束了。因为握手的过程只有一次，所以不要用on处理，用once处理
            // 从这里开始，才是真正的数据，以后所有的数据都走这里，所以用on处理
            sock.on('data', data => {
                // 获取到的数据
                // 不过数据是一个buffer的数据包，解析起来比较麻烦。
                console.log(data);
            })
        }
    }); // 有数据过来
}).listen(8080);

上面介绍的是websocket的一个实现原理，项目中可以直接使用socket.io这个库。

前端代码如下:

const sock = io.connect('ws://127.0.0.1:8080/api');
sock.on('connect', () => {
    console.log('已链接');
    sock.emit('aaa', 12, 5,8);
    sock.on('time', (ts) => {
        console.loh(ts);
    })
});
sock.on('disconnect', () => {
    console.log('已断开');
});

服务端代码如下：

const http = require('http');
const io = require('socket.io');

// 创建http服务，开启8080端口号
const httpServer = http.createServer().listen(8080);
// socket监听http服务
const wsServer = io.listen(httpServer);

// 当有链接的时候
wsServer.on('connection', sock => {
    // 发送
    // sock.emit
    sock.emit('time', Date.now());
    // 接收
    sock.on('aaa', (a, b, c) => {
        console.loh(a, b, c);
    })
})

3. SSE

SSE全称是Server-Sent Events，指的是网页自动获取来自服务器的更新，也就是自动获取服务端推送至网页的数据，这是一个H5的属性，除了IE，其它标准浏览器基本都兼容。

实现方式和第二种有一些像，服务器向客户端声明要发送流信息，然后连续不断地发送过来。这时客户端是不会关闭连接的，会一直等着服务器发过来的新的数据流。比如音视频的媒体流就是这种机制。

SSE 只能服务器向浏览器发送数据，这点和第二种方式很像，能力上都不如websocket，优点是SSE使用更加简单，并且基于http协议，兼容性还可以（当然2022年了，没有啥是兼容性不可以的了）。

H5端使用EventSource对象，填入要请求的url地址就可以了。

var source = new EventSource('/api', {
    withCredentials: true
});
source.onopen = function () {
    console.log('链接已建立', this.readyState);
}
source.onmessage = function (event) {
    console.log('实时获取的数据', event.data);
}
source.onerror = function () {
    console.log('发生错误');
}
// 关闭
// source.close();

服务器向浏览器发送的 SSE 数据，首先必须设置响应头的Content-type为text/event-stream，且编码格式为utf-8。返回的数据格式必须为data: xxxx\n\n。除了data还有event，id，以及retry，可以参考Server-sent_events-mdn。

服务端代码如下：

const http = require('http');
const fs = require('fs');

const app = http.createServer((req, res) => {
    res.setHeader('Content-type', 'text/event-stream; charset=utf-8');
    res.setHeader('Cache-Control', 'max-age=0'); // 清楚缓存
    res.setHeader('Access-Control-Allow-Origin', 'http:127.0.0.1/');
    let num = 0;
    const send = () => {
        if (num > 20) {
            res.end();
            return;
        }
        num++;
        const data = Math.random() + '';
        res.write(`data: ${data}\n\n`, 'utf8');
        setTimeout(send, 1000);
    }
    send();
});

app.listen(8081, () => {
    console.log('127.0.0.1:8081');
})

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