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HTML5新功能之六《Web通信、WebSockets和跨文档消息传输》

一、WebSockets介绍

一、什么是WebSockets

　　它可以让我们无需AJAX请求即可与服务器端对话，WebSockets是在一个(TCP)接口进行双向通信的技术，PUSH技术类型。

　　同时WebSockets仍将基于W3C标准，目前为止，Chrome和Safari的最新版本浏览器已经支持WebSockets了。

　 WebSockets可以在服务器与客户端之间建一个非HTTP的双向链接，这个链接是实时的，也是永久的，除非被显示关闭，

　　就是如果服务器端向客户端发送数据，无须重新建立连接，

二、什么是push技术

　　所谓PUSH技术是一种基于客户服务器机制，由服务器主动的将信息发往客户端的技术。

　　同传统的拉技术(PULL)相比，两者最为主要的区别在于前者的是由服务器主动发送信息，而后者则是由客户机主动请求信息。

　　在PUSH应用中，在服务器发送内容给客户机之前，没有明显的客户机请求，也就是说， PUSH事务是由服务器发起的。

三、WebSockets API

　　创建一个webSocket对象：new WebSocket("ws://localhost:8080/socket.php");

　　url必须以“ws”或“wss”文字作为开头

　　方法：

　　1、send(data)：向服务器发送数据，可以是JSON

　　2、close()：关闭socket链接

　　属性：

　　1、readyState：获取socket对象的状态，存在以后同个值

　　　　　　　　* 0：表示正在链接　　* 1：表示已建立链接　　 * 2：表示正在关闭链接　　　* 3：已关半链接

　　事件：

　　1、onmessage：接收服务器端向客户传回的数据 oWebSocke.onmessage = function(event) { var sData = event.data; }

　　2、onopen：侦听socket的打开事件

　　3、onclose：侦听socke关闭事件

示例：

 1 <!DOCTYPE HTML>
 2 <html>
 3 <head>
 4 <meta charset="utf-8">
 5 <title>无标题文档</title>
 6     <style>
 7         #box { background-color: #00ffff; }
 8     </style>
 9 </head>
10 
11 <body>
12 <div id="box"></div>
13 <input type="button" id="createSocket" value="链接Socket" onClick="connent()">
14 <input type="button" id="closeSocket" value="关闭Socket" onClick="closeSocket()">
15 
16 <script>
17     var oSocket = null;
18 
19     function connent(){
20         if(!window.WebSocket){
21             return false;
22         }
23 
24         // 存储socket状态信息
25         var arrReadyState = ["正在链接", "已建立链接", "正在关闭链接", "已关闭链接"];
26 
27         // 创建一个WebSocket
28         oSocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/socket.php");
29 
30         var box = document.getElementById("box");
31         box.innerHTML += "<p>状态：" + arrReadyState[oSocket.readyState] + "</p>";
32 
33 
34         // 侦听是否打开
35         oSocket.onopen = function(){
36             box.innerHTML += "<p>状态：" + arrReadyState[oSocket.readyState] + "</p>";
37         }
38 
39         // 侦听关闭socket
40         oSocket.onclose = function(){
41             box.innerHTML += "<p>状态：" + arrReadyState[oSocket.readyState] + "</p>";
42         }
43 
44         // 侦听服务器端返回的数据
45         oSocket.onmessage = function(event){
46             box.innerHTML += "<p>数据："+ event.data +"</p>";
47         }
48     }
49 
50     function closeSocket(){　　// 关闭Socket()
51         oSocket.close();
52     }
53 
54 
55 </script>
56 </body>
57 </html>

二、跨文档消息传输

　　跨文档消息传输功能，你可以在不同网页文档、不同端口、不同域之间进行消息的传递

　　比如与子页面（iframe）之间的通信

　　事件

　　1、message：接收其它窗口消息使用message事件进行监视，window.addEventListener("message", function(){ ... }, false);

　　2、

　　属性：

　　1、origin：可以获取消息的发源

　　2、data：可以取得消息内容。

　　3、source：可以获取消息发送源的窗口对象

　　方法：

　　1、postMessage(message, targetOrigin)：向其它窗口发消息使用该方法　　window.postMessage(message, targetOrigin)

　　　　　　　　message：发送消息的文本　　　　　　targetOrigin：接收消息的对象窗口的Url，

 1 <script>
 2     window.addEventListener("message", function(evt){
 3         if(evt.origin != "http://www.blur.com"){
 4             return ;
 5         }
 6         // 显示消息
 7         alert("从" + evt.origin + "哪里传过来的消息：" + evt.data);
 8     }, false);
 9     
10     function hello(){
11         var oBox = document.getElementById("box");
12         // 传递消息
13         box.postMessage("你好", "http://www.blur.com");
14     }
15 </script>

同域下窗口之间的通讯-iframe或新窗口打开

 1 <iframe id="ifm" src="iframe.html"></iframe>
 2 <input type="button" id="but" value="改变iframe">
 3 
 4 <script>
 5     function getId(id){
 6         return document.getElementById(id);
 7     }
 8 
 9     var oIfm = getId("ifm");
10     var oBut = getId("but");
11 
12     oBut.onclick = function(){
13         console.log("a", oIfm.contentWindow);
14 
15         // 如果我们要操作一个iframe的DOM元素使用contentWindow来引用
16         // 也可以作用于一个新窗口的操作
17         oIfm.contentWindow.document.body.style.background = "red";
18     }
19 </script>

web通信的方法

　　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。

属性	描述
onreadystatechange	存储函数（或函数名），每当 readyState 属性改变时，就会调用该函数。
readyState	存有 XMLHttpRequest 的状态。从 0 到 4 发生变化。 0: 请求未初始化 1: 服务器连接已建立 2: 请求已接收 3: 请求处理中 4: 请求已完成，且响应已就绪
status	200: "OK" 404: 未找到页面

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。

一、项目总结

　　比赛直播项目，使用ajax来定时请求数据会对带宽负载较大，所以使用了websocket，

问题：兼容性的websocket只有chrom和火狐下还可以支持，在其它浏览器就不可以用

解决方法：如果浏览器兼容webSocket就使用webSocket来获取数据，如果不兼容就使用flash，通过Flash的socket去与服务器端建立链接，服务器端有数据推送过来就接收并处理

一、web_socket.js

　　一个对火狐、chrom和Flash的scoket做兼容的js文件

二、WebSocketMain.swf

　　flash的成生文件，需要修改flash-src文件夹中WebSocketMain.as，修改请求的服务器地址和端口，在使用flax生成出一个swf文件

三、调用

　　通过onmessage来返回数据，通过onopen和onclose来侦听链接状态

 1 function ConnentSocket(url){
 2     this.oSocket = null;
 3     this._restTiem = 10000;       // 如果断开十秒后重链
 4     this.url = url;
 5     this.box = $("#box");
 6     // 存储socket状态信息
 7     // arrReadyState = ["正在链接", "已建立链接", "正在关闭链接", "已关闭链接"];
 8     this.arrReadyState = [0, 1, 2, 3];
 9     this.connent();
10     this.basketNavTag();
11 }
12 
13 // 创建socket链接
14 ConnentSocket.prototype.connent = function(){
15     var _this = this;
16     if(!window.WebSocket){
17         alert("您的浏览器不支持WebSocket");
18         return false;
19     }
20 
21     // 创建一个WebSocket
22     this.oSocket = new WebSocket("ws://192.168.12.24:8089/mywebsocket?play_id=100");
23 
24     // 侦听是否打开
25     this.oSocket.onopen = function(){
26         console.log("<p>状态2：" + _this.arrReadyState[_this.oSocket.readyState] + "</p>");
27     }
28 
29     // 侦听关闭socket
30     this.oSocket.onclose = function(){
31         console.log("<p>状态3：" + _this.arrReadyState[_this.oSocket.readyState] + "</p>");
32         var timer = null;
33         if(_this.arrReadyState[_this.oSocket.readyState] === 3){
34             timer = setTimeout(function(){
35                 _this.connent();
36             }, _this._restTiem);
37         }
38     }
39 
40     // 侦听服务器端返回的数据
41     this.oSocket.onmessage = function(event){
42         _this.box.html("<p>数据："+ event.data +"</p>");;
43         _this.insbasketData(event.data);
44     }
45 
46     // 显示状态
47     console.log("<p>状态1：" + _this.arrReadyState[_this.oSocket.readyState] + "</p>");
48 }
49 
50 // 关闭socket
51 ConnentSocket.prototype.close = function(){
52     this.oSocket.close();
53 }

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