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  • 前端通信：ajax设计方案（八）--- 设计请求池，复用请求，让前端通信快、更快、再快一点

    直接进入主题，本篇文章有点长，包括从设计阶段，到摸索阶段，再到实现阶段，最后全面覆盖测试阶段（包括数据搜集清洗），还有与主流前端通信框架进行对比PK阶段。

    首先介绍一下一些概念：

    　　1. 浏览器的并发能力：浏览器设计当初就定义了浏览器打开页面，同时发送http请求的瞬时数量。这样设计有很多原因，同时保护浏览器和服务器。具体可以谷歌或者百度关键字：浏览器并发。

    　　2. 浏览器针对服务器域名请求的并发限制数量：

    　　　　

    　　3. 请求池：类似于数据库连接池一样，对数据库请求连接进行分配管理等等

    　　4. 复用请求：对于生命周期已经结束的请求不进行销毁，重复利用，减少重新向浏览器申请资源，减少通用库设计中的通用检查。

    引入新功能：连接池

    当初为啥要做这个功能：

    　　上次迭代最后留了一个彩蛋，我在一次测试中，发送完成一个请求之后，将这个请求存到一个变量中，然后又尝试重新打开，发现竟然可以发送出去。好奇心害死猫，我在浏览器中用console.time去计算执行这段js代码的时间，发现重复使用的请求使用时间大概是前者的一半，甚至更少。既然，他可以这么优秀，那我为啥不能欲罢不能呢。所以，这一步下去就是一波三折...

     

    摸索思路：

    按着当时的设计思路一步一步的来确认

    　　　1. 首先确认了一个请求发送完了之后，可以再次打开然后发送。这样就保证了方向是对的，可以继续优化下去

    　　　2. 其次，对于一个域名，浏览器的同时发送请求的数目就如上面图片上描述的，主流基本都是6个，所以请求池将基于浏览器最大并发做连接的配置，不过因为浏览器差异，会将连接池的连接数量做配置进行配置

    　　　3. 将这个请求池塞满配置的请求将是第一任务，对于XMLHttpRequest这个对象，主流的想法都是做一个拷贝，当前浅拷贝是不行的，那就做了一次深度拷贝测试，塞满请求池。不过，该方案夭折了。

    　　　4. 因为请求对象的原型是XMLHttpRequest，这个对象实现了浏览器的接口才能通过浏览器API发送http请求，但是深度拷贝的对象是Object，object不实现浏览器的接口，所以夭折了，无法直接拷贝，难道我要类似于发送6次空请求之后去搜集请求池连接吗？这个是绝对不可能饶恕的行为，所以做了下一步的摸索

    　　　5. 如果XMLHttpRequest对象实现了浏览器的接口，那么我们将深度拷贝的对象的原型的指向重新指向到XMLHttpRequest。这样是不是可以发送请求了。然后测试了，阿西吧，非法请求，而且对于XMLHttpRequest对象中的response、responseText等熟悉还是只读了，重新拷贝赋值浏览器报错，非法，全都是非法。

    　　　6. 气馁了很久，把大脑放空换个思路去解决这个问题。参考了其他类似请求池的设计思路，要么一开始就做初始化，将池子中的连接一次性生产出来，或者每次建立的连接消费完毕之后再归入池子中，等待连接满了之后才启用连接池。

    　　　7. 考虑到前端每个页面，或者对于现在的每个组件中能发送请求的数量并不是很大，可能一个路由下就发送了4-5个请求就解决一个小业务需求，根本达不到启动请求池的基本配置。其次，通过浏览器的performance监控页面性能，发现初始化的时间就在几毫秒之间，相对于后期使用加速，这个时间的付出，对于后期的使用是很值得的预算。所以，选择了第一种方式，一次性初始化请求池，等待调用。下面缕清思维，做了更完整和全面的设计。

    请求池设计方案：

    左边 -- 生成请求池部分 

    　　1. 加载ajax-js库的时候，通过判断请求池开关是否打开，打开的话就走初始化这一套流程。

    　　2. 创建基于全局配置的空请求-->copy所需参数-->创建空XMLHttpRequest对象-->合并copy参数到空对象上-->读取配置数量生成请求池

    　　3. 因为请求池是基于全局配置生成的请求，所以如果全局配置变动，将触发请求池的reload，重新生成。

    中间 -- 通过请求池发送请求的生命周期

    　　1. 请求进来，首先判断开关是否打开，打开的话就先判断请求池中请求的数量是否还有。

    　　2. 对比参数，是否有额外预设参数的变更（除url、data、successEvent、eroorEvent外），如果有将在请求发送前进行设置。（例如：request的Header将在每次开启的时候全部重新置空）

    　　3. 在请求的生命周期结束之后，然后归还请求池。注意：请求的生命周期结束有很多状况，发送错误url、timeout超时等在浏览器层面就失败的，以及请求发送成功时候，非200、304等错误，比如4XX或者5XX系列错误的生命周期结束

    　　4. 最后判断是否有排队的请求，有的话取出再来，没有直接返回池子

    右边 -- 请求排队系统

    　　1. 对于请求如果超出请求池数量，请求池肯定无法承载，就算能承载，其实浏览器也是将这些超出并发的请求进行排队，等待一波结束之后再发送。所以有个排队的系统很重要的啦，来管理请求。

    　　2. 对于超出容量请求，首先排队。然后，在请求生命结束之后，将会去检查排队系统是否还有排队请求。其次，如果有就进行取出，再走请求的生命周期，如果每页，那就没请求啦

    代码片段展示：

    1. 加载类库时判断开关，初始化代码

     1   var outputObj = function () {
 2     //虽然在IE6、7上可以支持，但是最好升级你的浏览器，毕竟xp已经淘汰，面向未来吧，骚年，和我一起努力吧！！
 3     if (tool.getIEVersion() < 7) {
 4       //实在不想说：升级你的浏览器吧
 5       throw new Error("Sorry,please update your browser.(IE8+)");
 6     }
 7 
 8     // 是否开启连接池
 9     if (initParam.pool.isOpen) {
10       tool.createPool()
11     }
12 
13     return tempObj;
14   };
    View Code

     2. 创建方法

    1     // 创建请求池中链接
2     createPool: function () {
3       // IE 系列不支持发送请求传''，所以默认/
4       tempObj.common({url: '/'}, true)
5       tool.deepCloneXhr(selfData.xhr, initParam.pool.requestNumber)
6     },
    View Code

    3. 拷贝通用参数存入请求池

     1     // 拷贝xhr参数
 2     deepCloneXhr: function (data, requestNum) {
 3       var mapping = {
 4         currentUrl: true,
 5         onerror: true,
 6         onload: true,
 7         onreadystatechange: true,
 8         ontimeout: true,
 9         timeout: true,               // IE系列只有open连接之后才支持覆盖
10         withCredentials: true,
11         xhr_ie8: true
12       }
13       var temp = {}
14 
15       for (var key in data) {
16         if (mapping[key]) {
17           if (!isNaN(tool.getIEVersion()) && key !== 'timeout') {
18             temp[key] = data[key]
19           } else {
20             var newKey = '_' + key
21             temp[newKey] = data[key]
22           }
23         }
24       }
25 
26       for (var i = 0; i < requestNum; i++) {
27         var nullRequest = tool.createXhrObject()
28         tool.MergeObject(nullRequest, temp)
29         selfData.requestPool.push(nullRequest)
30       }
31     },
    View Code

    4. 使用加速，判断是否开启（只举例post）

     1     //异步post请求
 2     post: function (url, data, successEvent, errorEvent, timeoutEvent) {
 3       var ajaxParam = {
 4         type: "post",
 5         url: url,
 6         data: data,
 7         contentType: '',
 8         successEvent: successEvent,
 9         errorEvent: errorEvent,
10         timeoutEvent: timeoutEvent
11       };
12 
13       if (initParam.pool.isOpen) {
14         tool.useRequestPool(ajaxParam)
15       } else {
16         tempObj.common(ajaxParam);
17       }
18     },
    View Code

    5. 使用请求池链接，设置基本配置（url，datda，successEvent）

     1     // 请求池申请请求使用
 2     useRequestPool: function (param) {
 3       // 判断请求池中是否有可用请求
 4       if (selfData.requestPool.length !== 0) {
 5         var temp = selfData.requestPool.shift(), sendData = '', tempHeader = {}
 6         // 赋值操作,将数据捆绑到原型上
 7         temp.callback_success = param.successEvent
 8         temp.callback_error = param.errorEvent
 9         temp.callback_timeout = param.timeoutEvent
10         temp.data = param.data
11 
12         // 处理参数
13         switch (param.contentType) {
14           case '':
15             tool.each(tool.MergeObject(param.data, initParam.publicData), function (item, index) {
16               sendData += (index + "=" + item + "&")
17             });
18             sendData = sendData.slice(0, -1);
19             break
20           case 'json':
21             sendData = JSON.stringify(tool.MergeObject(param.data, initParam.publicData))
22             break
23           case 'form':
24             if (!tool.isEmptyObject(initParam.publicData)) {
25               tool.each(initParam.publicData, function (item, index) {
26                 param.data.append(index, item)
27               })
28             }
29             sendData = param.data
30             break
31         }
32 
33         //判断请求类型
34         if (param.type === 'get') {
35           temp.open(param.type, tool.checkRealUrl(param.url, temp) + (sendData === '' ? '' : ('?' + sendData)))
36         } else {
37           temp.open(param.type, tool.checkRealUrl(param.url, temp))
38         }
39 
40         param.responseType ? (temp.responseType = param.responseType) : null
41 
42         if (!isNaN(tool.getIEVersion())) {
43           temp.timeout = temp._timeout
44         }
45 
46         switch (param.contentType) {
47           case '':
48             tempHeader['Content-Type'] = 'application/x-www-form-urlencoded'
49             break
50           case 'json':
51             tempHeader['Content-Type'] = 'application/json'
52             break
53         }
54 
55         //设置http协议的头部
56         tool.each(tool.MergeObject(tempHeader, initParam.requestHeader), function (item, index) {
57           temp.setRequestHeader(index, item)
58         });
59 
60         //发送请求
61         temp.send(param.type === 'get' ? '' : sendData);
62       } else {
63         // 没有请求，加载到待发送队列中
64         selfData.queuePool.push(param)
65       }
66     },
    View Code

    6. 在默认周期中回收链接（onreadystatechange和onload）

     1       //xmlhttprequest每次变化一个状态所监控的事件（可拓展）
 2       xhr.onreadystatechange = function () {
 3         switch (this.readyState) {
 4           case 1://打开
 5             //do something
 6             break;
 7           case 2://获取header
 8             //do something
 9             break;
10           case 3://请求
11             //do something
12             break;
13           case 4://完成
14             //在ie8下面，无xhr的onload事件，只能放在此处处理回调结果
15             if (this.xhr_ie8) {
16               if (this.status === 200 || this.status === 304) {
17                 if (this.responseType == "json") {
18                   this.callback_success ?
19                     this.callback_success(ajaxSetting.transformResponse(JSON.parse(this.responseText))) :
20                     ajaxSetting.successEvent(ajaxSetting.transformResponse(JSON.parse(this.responseText)))
21                 } else {
22                   this.callback_success ?
23                     this.callback_success(ajaxSetting.transformResponse(this.responseText)) :
24                     ajaxSetting.successEvent(ajaxSetting.transformResponse(this.responseText))
25                 }
26               } else {
27                 // 请求错误搜集
28                 tool.uploadAjaxError({
29                   type: 'request',
30                   errInfo: JSON.stringify(this.data ? this.data : ajaxSetting.data),
31                   errUrl: this.currentUrl,
32                   errLine: this.status,
33                   Browser: navigator.userAgent
34                 })
35               }
36               // 针对IE8 请求池处理
37               if (ajaxSetting.pool.isOpen) {
38                 tool.responseOver(this)
39               }
40             } else {
41               if (this.status === 0) {
42                 // 发送不存在请求，将不会走onload，直接这里就挂了，请求归还请求池
43                 if (ajaxSetting.pool.isOpen) {
44                   tool.responseOver(this)
45                 }
46               }
47             }
48             break;
49         }
50         ;
51       };
    View Code
     1       //onload事件（IE8下没有该事件）
 2       xhr.onload = function (e) {
 3         if (this.readyState === 4 && (this.status == 200 || this.status == 304)) {
 4           /*
 5           *  ie浏览器全系列不支持responseType='json'和response取值，所以在ie下使用JSON.parse进行转换
 6           * */
 7           if (!isNaN(tool.getIEVersion())) {
 8             if (this.responseType === 'json') {
 9               this.callback_success ?
10                 this.callback_success(ajaxSetting.transformResponse(JSON.parse(this.responseText))) :
11                 ajaxSetting.successEvent(ajaxSetting.transformResponse(JSON.parse(this.responseText)));
12             } else {
13               this.callback_success ?
14                 this.callback_success(ajaxSetting.transformResponse(this.responseText)) :
15                 ajaxSetting.successEvent(ajaxSetting.transformResponse(this.responseText));
16             }
17           } else {
18             this.callback_success ?
19               this.callback_success(ajaxSetting.transformResponse(this.response)) :
20               ajaxSetting.successEvent(ajaxSetting.transformResponse(this.response));
21           }
22         } else {
23           /*
24            *  这边为了兼容IE8、9的问题，以及请求完成而造成的其他错误，比如404等
25            *   如果跨域请求在IE8、9下跨域失败不走onerror方法
26            *       其他支持了Level 2 的版本 直接走onerror
27            * */
28           this.callback_error ?
29             this.callback_error(e.currentTarget.status, e.currentTarget.statusText) :
30             ajaxSetting.errorEvent(e.currentTarget.status, e.currentTarget.statusText);
31 
32           // 请求错误搜集
33           tool.uploadAjaxError({
34             type: 'request',
35             errInfo: JSON.stringify(this.data ? this.data : ajaxSetting.data),
36             errUrl: this.currentUrl,
37             errLine: this.status,
38             Browser: navigator.userAgent
39           })
40         }
41 
42         // 生命周期结束之后返回数据池，不绑定状态（是否为成功或失败状态）
43         if (ajaxSetting.pool.isOpen) {
44           tool.responseOver(this)
45         }
46       };
    View Code

    7. 回收方法

    1     // 请求周期结束操作
2     responseOver: function (xhr) {
3       selfData.requestPool.push(xhr)
4       if (selfData.queuePool.length > 0) {
5         var tempData = selfData.queuePool.shift()
6         tool.useRequestPool(tempData)
7       }
8     }
    View Code

    以下为测试结果展示（测试覆盖面：针对主流浏览器测试自身不开请求池、开启请求池、与主流框架axios、jquery的ajax对比，对比精度连续发送10、100、1000、5000次请求）：

    chrome（测试单位：微秒）：

     

    firefox（测试单位：毫秒）  PS：在5000的请求测试下，除了开启请求池可以正常进行，其他方式全都浏览器崩溃

    safari（测试单位：微秒）：

    opera（测试单位：微秒）

     

    edge（测试单位：毫秒）

    IE11（测试单位：毫秒）

    IE9（测试单位：毫秒）

    IE8（测试单位：毫秒）   PS：在IE8下面没有找到axios ie8下运行方案，jquery就不做测试，就做自身对比测试

     首先陈述几个问题：

    　　1. 测试单位取值

    　　　　使用浏览器的console.time方法去取值，在不同浏览器获得的参数不一样

    　　2. 为什么不同意取值

    　　　　因为ajax-js在开启请求池的用时中达到了0.00X等级，也就是微秒的级别，在折线图中无法展示，所以增大单位，好看出趋势

    从所有清洗数据获得的统计图中总结以下：

    　　1. jquery.ajax速度和性能最慢

    　　2. ajax-js 开启请求池状况下，性能最好，最快

    　　3. ajax-js类库不开启请求池，相对来说，比jquery中的ajax性能高，但是，不得不承认，axios比ajax-js优秀。

    　　4. ajax-js类库开启请求池的状况下，针对于自身，性能提高至少一倍以上，比axios还快，快很多

    数据搜集在：https://github.com/GerryIsWarrior/ajax/tree/master/ajax-dataCenter/collect

    清洗完数据形成的报表：https://github.com/GerryIsWarrior/ajax/tree/master/ajax-dataCenter/collect

    数据清洗的工具：https://github.com/GerryIsWarrior/ajax/tree/master/ajax-dataCenter/tool

    清洗完成形成的数据报表可以直接打开，可以更清晰的看数据

    如需测试，可以去github下载该项目，在ajax-interface文件下，写了一个express的node服务器，可以 npm i 初始化之后，然后 npm run start 启动。然后在ajax-testing目录下有个html文件，提供了测试案例和一些简单demo。

    此次对外暴露的方法都开启了请求池加速（开启全局加速配置），除了common方法，预留一个未加速通用方法，防止有特殊需求。而且，本次请求池只是针对一个域名的加速，二期，将会增加针对不同域名加速的请求池。

    github地址：https://github.com/GerryIsWarrior/ajax   对你有帮助或启发，点个小星星，支持继续研究下去

    这次的迭代一波三折，中间有很多次走到一半就持续不下去了，但是因为刚开始测试的基础方向是对的，所以不想放弃，然后都是理顺思路一步一步的去走，看自己到底错在什么地方，这个方向为什么不能走。还有为了这次测试，做了大量的数据搜集，从mac系统和window不停切换，为主流浏览器做兼容测试和主流框架对比测试数据搜集。搜集完成之后，耐心的做数据清洗，将混杂的数据，进行分类归纳，然后找对应报表，最后将数据加载到报表上，做更直观的展示。

    过程是艰难的，结果是值得兴奋的。正视自己的不足，axios是一个优秀的框架，速度和性能绝对是很好的。在没有做请求池优化之前，自己写的库达不到那个程度，不过在开启了请求池之后，在性能和速度方面已经超过了axios，jquery就不谈了。在研究前端通信的过程中收获了很多很多，从基础到设计，从底层到优化，没有什么是解决不了的问题。认清自己，做更好的自己，没有什么是不可能的。

    从0-1是艰难的，从99-100更是难上加难。但是，只要去做，终是离那个方向更近一点，前端共勉！！

    下一步迭代：更完备的文档和更完备的测试
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