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Java 服務(wù)端消息推送的實(shí)現(xiàn)小結(jié)

 更新時(shí)間：2023年10月09日 09:04:21   作者：專注于Java中間件的程序員木木  
本文主要介紹了Java 服務(wù)端消息推送的實(shí)現(xiàn)小結(jié),主要包括四種常見的消息實(shí)時(shí)推送方案：短輪詢、長輪詢、SSE?和?WebSocket,具有一定的參考價(jià)值,感興趣的可以了解一下

前言：當(dāng)構(gòu)建實(shí)時(shí)消息推送功能時(shí)，選擇適合的方案對于開發(fā)高效的實(shí)時(shí)應(yīng)用至關(guān)重要。消息的推送無非就推、拉兩種數(shù)據(jù)模型。本文將介紹四種常見的消息實(shí)時(shí)推送方案：短輪詢（拉）、長輪訓(xùn)（拉）、SSE（Server-Sent Events）（推）和WebSocket（推），并以Spring Boot作為技術(shù)底座，展示如何在Java全棧開發(fā)中實(shí)現(xiàn)這些功能。

1. 短輪詢（Short Polling）

什么是短輪詢？

短輪詢是一種簡單的實(shí)時(shí)消息推送方案，其中客戶端通過定期向服務(wù)器發(fā)送請求來獲取最新的消息。服務(wù)器在接收到請求后立即響應(yīng)，無論是否有新消息。如果服務(wù)器沒有新消息可用，客戶端將再次發(fā)送請求。

短輪詢的實(shí)現(xiàn)

在Spring Boot中，可以通過HTTP接口和定時(shí)任務(wù)來實(shí)現(xiàn)短輪詢。下面是一個(gè)簡單的示例：

// -- 后端接口
@GetMapping("/short")
public String  getShort() {
    long l = System.currentTimeMillis();
    if((l&1) == 1) {
        return "ok";
    }
    return "fail";
}
// --- 前端頁面
@org.springframework.stereotype.Controller
public class Controller {
    @GetMapping("/s")
    public String s() {
        return "s";
    }
}
// -- s.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>短輪詢</title>
</head>
<body>
<p>msg=<span id="message"></span></p>
<script>
    function pollMessage() {
// 發(fā)送輪詢請求
        const xhr = new XMLHttpRequest();
        xhr.open("GET", "/short", true);
        xhr.onreadystatechange = function () {
            if (xhr.readyState === XMLHttpRequest.DONE) {
                if (xhr.status === 200) {
                    document.getElementById("message").innerHTML = xhr.responseText;
                }
            }
        };
        xhr.send();
    }
    setInterval(()=>{
        pollMessage()
    }, 1000)
</script>
</body>
</html>

在上述示例中，getShort()方法用于返回消息，而s方法用于渲染s.html?？蛻舳丝梢远ㄆ谡{(diào)用getShort()接口來獲取最新的消息。

短輪詢的特點(diǎn)與限制

短輪詢的實(shí)現(xiàn)簡單，但存在一些特點(diǎn)和限制：

  • 高延遲： 客戶端需要定期發(fā)送請求，無論是否有新消息。這會導(dǎo)致一定的延遲，特別是在消息更新較慢的情況下。
  • 高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載： 客戶端需要頻繁發(fā)送請求，即使消息沒有更新。這會增加服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。
  • 實(shí)時(shí)性差： 由于需要等待下一次輪詢才能獲取新消息，短輪詢的實(shí)時(shí)性相對較差。

2. 長輪詢（Long Polling）

什么是長輪詢？

長輪詢是改進(jìn)的輪詢方法，它在沒有新消息時(shí)會保持請求掛起，直到有新消息到達(dá)或超時(shí)。相比于短輪詢，長輪詢可以更快地獲取新消息，減少了不必要的請求。

長輪詢的實(shí)現(xiàn)

在Spring Boot中，可以使用異步請求和定時(shí)任務(wù)來實(shí)現(xiàn)長輪詢。下面是一個(gè)簡單的示例：

// -- 請求接口
/**
 * 長輪詢
 * @return
 */
@GetMapping("/long")
public DeferredResult<String> getLong() {
    DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>();
    if (latestMessage != null) {
        deferredResult.setResult(latestMessage);
    } else {
        // 使用定時(shí)任務(wù)設(shè)置超時(shí)時(shí)間
        TimerTask timeoutTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                deferredResult.setResult(null);
            }
        };
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(timeoutTask, 5000); // 設(shè)置超時(shí)時(shí)間為5秒
        // 設(shè)置回調(diào)函數(shù)，在消息到達(dá)時(shí)觸發(fā)
        deferredResult.onTimeout(() -> {
            timer.cancel();
            deferredResult.setResult(null);
        });
        deferredResult.onCompletion(timer::cancel);
    }
    return deferredResult;
}
/**
 * 設(shè)置消息
 * @param message
 */
@PostMapping("/send-message")
public void sendMessage(@RequestBody String message) {
    latestMessage = message;
}
// -- 前端請求
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>長輪詢</title>
</head>
<body>
<p>msg=<span id="message"></span></p>
<p>請求次數(shù)：<span id="cnt"></span></p>
<script>
    var cnt = 0
    function pollMessage() {
// 發(fā)送輪詢請求
        const xhr = new XMLHttpRequest();
        xhr.open("GET", "/long", true);
        xhr.onreadystatechange = function () {
            if (xhr.readyState === XMLHttpRequest.DONE) {
                if (xhr.status === 200) {
                    document.getElementById("message").innerHTML = xhr.responseText;
                }
            }
        };
        xhr.send();
    }
    setInterval(()=>{
        ++cnt;
        document.getElementById('cnt').innerHTML = cnt.toString()
        pollMessage()
    }, 5000)
</script>
</body>
</html>

在上述示例中，getLong()方法返回一個(gè)DeferredResult對象，它會在有新消息到達(dá)時(shí)觸發(fā)回調(diào)函數(shù)。如果在超時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有新消息到達(dá)，DeferredResult對象將返回null。

長輪詢的特點(diǎn)與限制

長輪詢具有以下特點(diǎn)與限制：

  • 減少請求次數(shù)： 長輪詢可以更快地獲取新消息，相比于短輪詢，可以減少不必要的請求次數(shù)。
  • 減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載： 當(dāng)沒有新消息時(shí)，長輪詢會保持請求掛起，減少了頻繁的請求，從而減輕了服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。
  • 相對實(shí)時(shí)性提升： 長輪詢可以更快地獲取新消息，相比于短輪詢，實(shí)時(shí)性有所提升。然而，仍然需要等待下一次輪詢才能獲取新消息。

3. SSE（Server-Sent Events）

在這里插入圖片描述

什么是SSE？

當(dāng)使用Server-Sent Events（SSE）時(shí)，客戶端（通常是瀏覽器）與服務(wù)器之間建立一種持久的連接，使服務(wù)器能夠主動(dòng)向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。這種單向的、服務(wù)器主動(dòng)推送數(shù)據(jù)的通信模式使得實(shí)時(shí)更新的數(shù)據(jù)能夠被實(shí)時(shí)地傳送到客戶端，而無需客戶端進(jìn)行輪詢請求。

SSE的工作原理如下：

  • 建立連接：客戶端通過使用EventSource對象在瀏覽器中創(chuàng)建一個(gè)與服務(wù)器的連接?？蛻舳讼蚍?wù)器發(fā)送一個(gè)HTTP請求，請求的頭部包含Accept: text/event-stream，以表明客戶端希望接收SSE數(shù)據(jù)。服務(wù)器響應(yīng)這個(gè)請求，并建立一個(gè)持久的HTTP連接。
  • 保持連接：服務(wù)器保持與客戶端的連接打開狀態(tài)，不斷發(fā)送數(shù)據(jù)。這個(gè)連接是單向的，只允許服務(wù)器向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，客戶端不能向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。
  • 服務(wù)器發(fā)送事件：服務(wù)器使用Content-Type: text/event-stream標(biāo)頭來指示響應(yīng)是SSE數(shù)據(jù)流。服務(wù)器將數(shù)據(jù)封裝在特定的SSE格式中，每個(gè)事件都以data:開頭，后面是實(shí)際的數(shù)據(jù)內(nèi)容，以及可選的其他字段，如event:和id:。服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)可以是任何文本格式，通常是JSON。
  • 客戶端接收事件：客戶端通過EventSource對象監(jiān)聽服務(wù)器發(fā)送的事件。當(dāng)服務(wù)器發(fā)送事件時(shí)，EventSource對象會觸發(fā)相應(yīng)的事件處理程序，開發(fā)人員可以在處理程序中獲取到事件數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的操作。常見的事件是message事件，表示接收到新的消息。
  • 斷開連接：當(dāng)客戶端不再需要接收服務(wù)器的事件時(shí)，可以關(guān)閉連接。客戶端可以調(diào)用EventSource對象的close()方法來顯式關(guān)閉連接，或者瀏覽器在頁面卸載時(shí)會自動(dòng)關(guān)閉連接。

SSE的實(shí)現(xiàn)

在Spring Boot中，可以使用SseEmitter類來實(shí)現(xiàn)SSE。下面是一個(gè)簡單的示例：

@RestController
public class SSEController {
    private SseEmitter sseEmitter;
    @GetMapping("/subscribe")
    public SseEmitter subscribe() {
        sseEmitter = new SseEmitter();
        return sseEmitter;
    }
    @PostMapping("/send-message")
    public void sendMessage(@RequestBody String message) {
        try {
            if (sseEmitter != null) {
                sseEmitter.send(SseEmitter.event().data(message));
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
// - s.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>SSE Demo</title>
</head>
<body>
<h1>SSE Demo</h1>
<div id="message-container"></div>
<script>
    // 創(chuàng)建一個(gè)EventSource對象，指定SSE的服務(wù)端端點(diǎn)
    var eventSource = new EventSource('/subscribe');
    console.log("eventSource=", eventSource)
    // 監(jiān)聽message事件，接收從服務(wù)端發(fā)送的消息
    eventSource.addEventListener('message', function(event) {
        var message = event.data;
        console.log("message=", message)
        var messageContainer = document.getElementById('message-container');
        messageContainer.innerHTML += '<p>' + message + '</p>';
    });
</script>
</body>
</html>

在上述示例中，客戶端可以通過訪問/subscribe接口來訂閱SSE事件，服務(wù)器會返回一個(gè)SseEmitter對象。當(dāng)有新消息到達(dá)時(shí)，調(diào)用SseEmitter對象的send()方法發(fā)送消息。

在這里插入圖片描述

SSE的特點(diǎn)與限制

SSE具有以下特點(diǎn)與限制：

  • 實(shí)時(shí)性較好： SSE使用了持久連接，可以實(shí)現(xiàn)比短輪詢和長輪詢更好的實(shí)時(shí)性。
  • 單向通信： SSE是單向的，只允許服務(wù)器向客戶端推送消息，客戶端無法向服務(wù)器發(fā)送消息。
  • 不適用于低版本瀏覽器： SSE是HTML5的一部分，不支持低版本的瀏覽器。在使用SSE時(shí)，需要確?？蛻舳藶g覽器的兼容性。

4. WebSocket

在這里插入圖片描述

什么是WebSocket？

WebSocket是一種雙向通信協(xié)議，允許在單個(gè)持久連接上進(jìn)行全雙工通信。與之前介紹的方案不同，WebSocket提供了雙向通信的能力，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的雙向數(shù)據(jù)傳輸。

WebSocket的實(shí)現(xiàn)

在Spring Boot中，可以使用Spring WebSocket模塊來實(shí)現(xiàn)WebSocket功能。下面是一個(gè)簡單的示例：

1. 創(chuàng)建一個(gè)WebSocket處理器：

@Component
public class WebSocketHandler extends TextWebSocketHandler {
    private List<WebSocketSession> sessions = new CopyOnWriteArrayList<>();
    @Override
    public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
        sessions.add(session);
    }
    @Override
    protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
        for (WebSocketSession webSocketSession : sessions) {
            webSocketSession.sendMessage(message);
        }
    }
    @Override
    public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
        sessions.remove(session);
    }
}

2. 配置WebSocket端點(diǎn)：

@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {
    @Autowired
    private WebSocketHandler webSocketHandler;
    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        registry.addHandler(webSocketHandler, "/websocket").setAllowedOrigins("*");
    }
}

在上述示例中，WebSocketHandler處理器負(fù)責(zé)處理WebSocket連接、消息傳遞和連接關(guān)閉等事件。WebSocketConfig類用于配置WebSocket端點(diǎn)。

3. 前端實(shí)現(xiàn)

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>WebSocket Demo</title>
</head>
<body>
<h1>WebSocket Demo</h1>
<div id="message-container"></div>
<script>
    // 創(chuàng)建WebSocket對象，并指定服務(wù)器的URL
    var socket = new WebSocket('ws://localhost:8080/websocket');
    // 監(jiān)聽WebSocket的連接事件
    socket.onopen = function(event) {
        console.log('WebSocket connected');
    };
    // 監(jiān)聽WebSocket的消息事件
    socket.onmessage = function(event) {
        var message = event.data;
        var messageContainer = document.getElementById('message-container');
        messageContainer.innerHTML += '<p>' + message + '</p>';
    };
    // 監(jiān)聽WebSocket的關(guān)閉事件
    socket.onclose = function(event) {
        console.log('WebSocket closed');
    };
    // 發(fā)送消息到服務(wù)器
    function sendMessage() {
        var messageInput = document.getElementById('message-input');
        var message = messageInput.value;
        socket.send(message);
        messageInput.value = '';
    }
</script>
<input type="text" id="message-input" placeholder="Enter message">
<button onclick="sendMessage()">Send</button>
</body>
</html>

在這里插入圖片描述

WebSocket的特點(diǎn)與限制

WebSocket具有以下特點(diǎn)與限制：

  • 實(shí)時(shí)性最佳： WebSocket 提供了真正的雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的雙向數(shù)據(jù)傳輸，具有最佳的實(shí)時(shí)性。
  • 低延遲： 與輪詢和長輪詢相比，WebSocket 使用單個(gè)持久連接，減少了連接建立和斷開的開銷，從而降低了延遲。
  • 雙向通信： WebSocket 允許服務(wù)器與客戶端之間進(jìn)行雙向通信，服務(wù)器可以主動(dòng)向客戶端發(fā)送消息，同時(shí)客戶端也可以向服務(wù)器發(fā)送消息。
  • 較高的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載： WebSocket 使用長連接，會占用一定的網(wǎng)絡(luò)資源。在大規(guī)模并發(fā)場景下，需要注意服務(wù)器的負(fù)載情況。
  • 瀏覽器支持： 大多數(shù)現(xiàn)代瀏覽器都支持 WebSocket，但需要注意在開發(fā)過程中考慮不同瀏覽器的兼容性。

總結(jié)

本文介紹了四種常見的消息實(shí)時(shí)推送方案：短輪詢、長輪詢、SSE 和 WebSocket，并以 Spring Boot 作為技術(shù)底座，展示了如何在 Java 全棧開發(fā)中實(shí)現(xiàn)這些功能。

  • 短輪詢是一種簡單的實(shí)時(shí)消息推送方案，但存在高延遲、高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和實(shí)時(shí)性差的限制。
  • 長輪詢通過保持請求掛起來減少不必要的請求次數(shù)，提高了實(shí)時(shí)性，但仍需要輪詢才能獲取新消息。
  • SSE 使用持久連接實(shí)現(xiàn)單向?qū)崟r(shí)消息推送，具有較好的實(shí)時(shí)性，但只支持服務(wù)器向客戶端的單向通信。
  • WebSocket 提供了真正的雙向通信，具有最佳的實(shí)時(shí)性和低延遲，但需要注意較高的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和瀏覽器兼容性。

選擇合適的消息實(shí)時(shí)推送方案取決于具體的需求和場景。根據(jù)應(yīng)用程序的要求和預(yù)期的用戶體驗(yàn)，開發(fā)人員可以選擇適當(dāng)?shù)姆桨竵韺?shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)消息推送功能。

注意

以上實(shí)現(xiàn)均屬于demo 級別，為了簡單演示，將所有的服務(wù)保證措施都刪除了，所以存在包括但不限于以下缺點(diǎn)

比如

  • sse
  • 沒有做會話管理
  • 明文傳輸
  • WebSocket

  • 客戶端連接的區(qū)分，目前的實(shí)現(xiàn)屬于消息廣播。

  • 連接的可靠性保證：心跳檢測以及自動(dòng)重連等。

  • 消息的明文傳輸

 到此這篇關(guān)于Java 服務(wù)端消息推送的實(shí)現(xiàn)小結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 服務(wù)端消息推送內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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