消息推送的三种常见方式：轮询、SSE、WebSocket

摘要：本文介绍消息推送的三种常见方式：轮询（定时请求，易增负担）与长轮询（阻塞请求至有数据 / 超时，减少请求）、SSE（HTTP 单向实时传输，纯文本、自动重连）、WebSocket（全双工通信，含客户端 API 与 Java 服务端 Endpoint 实现）。

1. 消息推送常见方式

                    轮询                长轮询                SSE                Websocket

1.1 轮询方式

轮询

• 工作机制：浏览器按照指定的时间间隔，不断向服务器发送 HTTP 请求（如示例中的 GET/poll）。服务器收到请求后，会实时返回数据给浏览器。
• 特点：不管服务器有没有新数据，浏览器都会定时发请求。这种方式可能导致请求过于频繁，即便服务器无数据更新，也会产生大量请求，增加服务器和网络的负担，而且如果轮询间隔设置不合理，还可能出现数据更新的延迟（如图中 “延迟” 所示）。

长轮询

• 工作机制：浏览器发送 Ajax 请求（如示例中的 GET/lpoll）后，服务器接收到请求会 “阻塞” 该请求。也就是说，服务器不会立即返回响应，而是等待有数据更新或者请求超时的时候，才会把数据返回给浏览器。
• 特点：相比轮询，长轮询减少了不必要的请求次数。只有当有数据变化或者超时，服务器才会响应，能在一定程度上降低服务器和网络的压力，也能更及时地获取数据更新（只要数据更新在超时前发生）。

简单来说，轮询是 “定时问”，长轮询是 “问了等，有了才回”，二者在请求频率、资源消耗和数据实时性等方面存在差异，可根据实际场景选择使用。

1.2 SSE 技术

服务器发送事件（Server-Sent Events）是一种用于从服务器到客户端的 单向、实时 数据传输技术，基于 HTTP协议实现。

它有几个重要的特点：

1. 单向通信：SSE 只支持服务器向客户端的单向通信，客户端不能向服务器发送数据。
2. 文本格式：SSE 使用 纯文本格式 传输数据，使用 HTTP 响应的 text/event-stream MIME 类型。（数据流信息）
3. 保持连接：SSE 通过保持一个持久的 HTTP 连接，实现服务器向客户端推送更新，而不需要客户端频繁轮询。
4. 自动重连：如果连接中断，浏览器会自动尝试重新连接，确保数据流的连续性。

SSE 数据格式

SSE 数据流的格式非常简单，使用 event 指定事件名称，用于区分不同类型的消息。每个事件使用 data 字段，作为消息主体，事件以两个换行符结束。还可以使用 id 字段来标识事件，并且 retry 字段可以设置重新连接的时间间隔。

event: 事件名\n    // 可选，用于区分不同类型的消息
data: 消息内容\n    // 必选，消息主体（可多行，每行以 data: 开头）
id: 消息ID\n       // 可选，用于客户端记录最后接收的消息ID（重连时可通过 Last-Event-ID 头传递）
retry: 重连时间(毫秒)\n  // 可选，指定客户端重连间隔
\n  // 空行表示一条消息结束

示例格式如下：

data: Third message\n
id: 3\n
\n
retry: 10000\n
data: Fourth message\n
\n

1.3 WebSocket

WebSocket 是一种网络通信协议，它通过在单个、长期的连接上提供全双工（双向）的通信通道，来解决 HTTP 协议在实时通信方面的不足。

1.3.1 原理解析

这张图解析了 WebSocket 连接的建立过程及原理，可分为以下几个部分：

连接建立阶段（基于 HTTP 协议升级）

1. 客户端请求：客户端向服务器发送一个特殊的 HTTP 请求，请求中包含 Upgrade: websocket 等头信息，表明希望将连接从 HTTP 协议升级为 WebSocket 协议。下方 “请求数据” 框里展示了具体的请求内容，像 GET ws://localhost/chat HTTP/1.1（指定 WebSocket 连接的地址）、Connection: Upgrade（表示要升级连接）、Upgrade: websocket（明确升级到 WebSocket 协议）等。
2. 服务器响应：服务器收到请求后，返回 HTTP/1.1 101 Switching Protocols 响应，确认协议升级。下方 “响应数据” 框里呈现了响应的具体内容，包含 Upgrade: websocket、Connection: Upgrade 等，表明已切换到 WebSocket 协议。

数据传输阶段（基于 WebSocket 协议）

当协议升级完成后，客户端和服务器就可以基于 WebSocket 协议进行全双工通信了，双方能相互主动发送数据（图中 “发送数据” 的双向箭头体现了这一点），不再受 HTTP 协议请求 - 响应模式的限制，适合实时性要求高的场景，比如在线聊天、实时数据推送等。

1.3.2 客户端API

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1. WebSocket 对象创建

代码示例：let ws = new WebSocket(URL);

作用：在浏览器中创建一个 WebSocket 实例，用于和服务器建立 WebSocket 连接。

URL 说明：

• 格式为 协议://ip地址/访问路径。
• 其中协议名称为 ws（若为加密连接则用 wss，类似 HTTPS），ip地址 是服务器的地址，访问路径 是 WebSocket 服务在服务器上的具体路径。

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2. WebSocket 对象相关事件

这部分通过表格列出了 WebSocket 实例常用的事件及对应的事件处理程序和描述：

事件	事件处理程序	描述
open	ws.onopen	当客户端与服务器成功建立 WebSocket 连接时触发该事件。
message	ws.onmessage	当客户端接收到服务器发送的数据时触发该事件。
close	ws.onclose	当 WebSocket 连接关闭时（无论是客户端主动关闭，还是服务器关闭，或者连接异常断开）触发该事件。

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3. WebSocket 对象提供的方法

这部分介绍了 WebSocket 实例的方法：

方法名称	描述
send()	客户端通过调用 WebSocket 实例的 send() 方法，向服务器发送数据。

1.3.3 代码实现

<script>let ws = new WebSocket("ws://localhost/chat");ws.onopen = function() {};ws.onmessage = function(evt) {// 通过 evt.data 可以获取服务器发送的数据};ws.onclose = function() {};
</script>

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1. 创建 WebSocket 实例

let ws = new WebSocket("ws://localhost/chat");

• 使用 new WebSocket() 构造函数创建一个 WebSocket 连接对象。
• 参数 "ws://localhost/chat" 是 WebSocket 服务器的地址，ws:// 表示使用 WebSocket 协议（如果是加密的 WebSocket 连接，使用 wss://），localhost 是本地服务器地址，/chat 是具体的 WebSocket 端点路径，用于标识要连接的服务。

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2. 处理连接建立事件（onopen）

ws.onopen = function() {// 连接成功建立后执行的代码
};

• onopen 是 WebSocket 对象的一个事件处理属性。
• 当客户端与 WebSocket 服务器成功建立连接时，这个函数会被调用。通常可以在这里执行一些连接成功后的操作，比如向服务器发送初始化消息等。

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3. 处理消息接收事件（onmessage）

ws.onmessage = function(evt) {// 通过 evt.data 可以获取服务器发送的数据
};

• onmessage 事件在客户端接收到服务器发送的数据时触发。
• 回调函数的参数 evt 包含了服务器发送的数据，通过 evt.data 可以获取到具体的数据内容，数据可以是字符串、Blob 或者 ArrayBuffer 等格式，这里通常需要根据实际情况对数据进行解析和处理，比如展示聊天消息、更新实时数据等。

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4. 处理连接关闭事件（onclose）

ws.onclose = function() {// 连接关闭后执行的代码
};

• onclose 事件在 WebSocket 连接关闭时触发，不管是客户端主动关闭还是服务器关闭连接，或者连接异常断开，这个函数都会被调用。可以在这里进行一些资源清理、提示用户连接已关闭或者尝试重新连接等操作。

1.3.4 服务端API

Java WebSocket 应用由一系列的 Endpoint 组成。Endpoint 是一个 Java 对象，代表 WebSocket 链接的一端，对于服务端，我们可以视为处理具体 WebSocket 消息的接口。

Endpoint 的定义方式

我们可以通过两种方式定义 Endpoint：

• 第一种是编程式，即继承类 javax.websocket.Endpoint 并实现其方法。
• 第二种是注解式，即定义一个 POJO，并添加 @ServerEndpoint 相关注解。

Endpoint 的生命周期

Endpoint 实例在 WebSocket 握手时创建，并在客户端与服务端链接过程中有效，最后在链接关闭时结束。在 Endpoint 接口中明确定义了与其生命周期相关的方法，规范实现者确保生命周期的各个阶段调用实例的相关方法。生命周期方法如下：

方法	描述	注解
onOpen()	当开启一个新的会话时调用，该方法是客户端与服务端握手成功后调用的方法	@OnOpen
onClose()	当会话关闭时调用	@OnClose
onError()	当连接过程异常时调用	@OnError

1.3.5 服务端接收和推送数据

1.3.6 代码实现

@ServerEndpoint("/chat")
@Component
public class ChatEndpoint {@OnOpen//连接建立时被调用public void onOpen(Session session, EndpointConfig config) {}@OnMessage//接收到客户端发送的数据时被调用public void onMessage(String message) {}@OnClose//连接关闭时被调用public void onClose(Session session) {}
}

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大功告成！