Twitter框架学习二Http长连接技术实现server端push功能-Comet的理论与实战 -

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Twitter框架学习二Http长连接技术实现server端push功能-Comet的理论与实战

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分布式开发

Comet 框架 Twitter JavaScript 浏览器

Comet简介

在学习Twitter的架构中，发现他们广泛使用了Comet技术，基于Http长连接的服务器Push技术，Twitter本身对于数据的实时性要求较高，因此，采用Comet技术可以很好地解决他们的问题。

Comet 是一种新的 Web 应用架构。基于这种架构开发的应用中，服务器端会主动以异步的方式向客户端程序推送数据，而不需要客户端显式的发出请求。Comet 架构非常适合事件驱动的 Web 应用，以及对交互性和实时性要求很强的应用，如股票交易行情分析、聊天室和 Web 版在线游戏等。

3.基于Comet技术的开源项目Pushlet

下面是笔者翻译的关于Pushlet项目的白皮书的内容,原文出自：http://www.pushlets.com/doc/whitepaper-all.html

3.1 Pushlet 白皮书

PushLets是基于Servlet的Server端直接push数据到浏览器端的技术，这种push技术的实现不使用任何插件（Flash）或者Java Applet。它允许server端直接update web网页。

实现server端push功能通常采用Applet，Flash等技术。这些技术比较复杂也难于实现，有防火墙限制，而且需要另外的server的开发工作和维护。

Pushlets是基于Servlet的，数据是server端直接push到浏览器端的网页上，这就允许server可以实时地更新网页的内容。浏览器客户端采用JavaScript或者动态HTML技术，可以支持四种以上的浏览器，如NS(NetScape)和IE。这种机制是使用一个servlet的HTTP连接，这个连接会拿回一段JS代码给浏览器，浏览器然后执行这段代码，从而实现了网页端的数据实时更新。通过一个通用的Servlet（Pushlet），浏览器客户端可以订阅那些需要收到事件的主题。无论何时，server 推送一个事件，那些订阅了相关的主题的客户端都会被通知到。事件对象（Event Object）可以以JavaScript（DHTML clients），序列化的Java对象（JSON）或者XML形式返回。

3.2 Pushlet项目的初衷

这种机制从某种意义上来说是轻量级的，它利用了server的server的连接管理器和线程设备，javax.servlet APIs和标准的Java特性：如通过wait()和notify()机制实现的生产消费模型。

也有另外一种程序，需要订阅从server端不断更新的动态内容。如股票的feeds，系统的状态，天气预报和其它的监控程序。这些都遵从观察者模式（发布、订阅模式），由客户端注册订阅server的主题。

当页面装载后，我们应该如何通知浏览器端？或者我们应该怎么做，如果我们要实现选择性的部分更新，例如股票系统，通常只需要更新一个item就可以了？

3.Server端通知浏览器客户端的可行性方案

先让我们假定我们有一个Java的web server，我们要讲server端的数据通知客户端，达到这个功能有三种方式：

1）polling

最简单的方案是页面定时刷新，在HTML的Meta标签里加入定时刷新定义，网页每隔指定的时间都会重新刷新页面。

2）Server端的Callback

3）Messaging（MOM）

这个方案是，applet作为client端通过TCP/IP或者无连接的UDP消息连接，与消息中间件进行交互。你可能使用一个消息中间件产品如IBus，MQSeries（IBM)或者WebLogic Events（BEA）或者开发你自己的自定义消息。

4) 讨论

上面的每种解决方案在复杂性，安全，性能，扩展性，浏览器Java的兼容性和限制如防火墙的限制几个方面都有自己的各自的优缺点。哪种是最优化的方案在很大程度上依赖于你的应用程序的需求。例如，当用户需要一个直接的状态交互，例如白板程序，server端callbacks或者Message技术非常适用于这种场景。

除了上面的解决方案，我开发了一种技术-轻量级，瘦客户端，不需要applet或者任何插件，直接和脚本和HTML整合，使用标准的HTTP连接可以部署（从理论上）在支持Servlet的server上。当然我这个技术方案不是要取代上面的方案。我的意图是给你增加一种新的选择。做Java架构师或者开发人员，你应该权衡并选择哪种方案才是最适合你的应用程序。

4.Pushlet基础

什么是Pushlet，他们是如何工作的？从原理来看，Pushlets是异常简单的。下面我将展示这些基础知识，同时也会附带一些代码：

1）.HTTP流
Pushlets基于HTTP流，它是一种这样的技术：它经常应用在多媒体的浏览上，例如QuickTime。当新的数据Push到client之后，连接保持开启状态，而不是关闭状态。

2）.Example 1
基于HTTP流的基本理论，我们可以构造一个JSP文件，它定期不断发送新的HTML内容给Client端。

<HTML>
<HEAD>
   <META HTTP-EQUIV="Content-Type" CONTENT="text/html; charset=iso-8859-1">
   <META HTTP-EQUIV="Pragma" CONTENT="no-cache">
</HEAD>
<BODY BGCOLOR="blue" TEXT="white">
<% 
  int i = 1;
    
  try {
    while (true) {
       out.print("<h1>"+(i++)+"</h1>");
       out.flush();
      
       try {
            Thread.sleep(3000);
       } catch (InterruptedException e) {
       out.print("<h1>"+e+"</h1>");
        }
     }
   } catch (Exception e) {
       out.print("<h1>"+e+"</h1>");
   }
%>
</BODY>
</HTML>

在实例页面上点击实例1。这个实例不是很有用，因为pushed的内容需要不断是添加到page上，而我们更加喜欢刷新它。

3）Example 2

这里我们直接跳到Pushlet的工作原理上。在实例页面点击example 2，可以看到这个页面是每3秒刷新一次的，到这里我们已经完成了工作了吗？

这个实例包含了三个文件： push-js-stream.html, push-js-stream-pusher.jsp 和 push-js-stream-display.html。

push-js-stream.html 是主页面，在HTML FRAME里面包含其它两个页面，让我们跟随事件的路线慢慢看下去。

下面这个文件列举了push-js-stream-pusher.jsp的内容，这个JSP文件是当请求它时，在server上执行的，这个JSP的主体部分代码如下：

7: <% 
  8:   /** Start a line of JavaScript with a function call to parent frame. */
  9:   String jsFunPre = "<script language=JavaScript >parent.push('";
 10:   
 11:   /** End the line of JavaScript */
 12:   String jsFunPost = "')</script> ";
 13:   
 14:   int i = 1;
 15:   try {
 16:   
 17:     // Every three seconds a line of JavaScript is pushed to the client
 18:     while (true) {
 19:     
 20:        // Push a line of JavaScript to the client 
 21:        out.print(jsFunPre+"Page "+(i++)+jsFunPost);
 22:        out.flush();
 23:        
 24:        // Sleep three secs
 25:        try {
 26:             Thread.sleep(3000);
 27:        } catch (InterruptedException e) {
 28:             // Let client display exception 
 29:             out.print(jsFunPre+"InterruptedException: "+e+jsFunPost);
 30:        }
 31:      }
 32:    } catch (Exception e) {
 33:             // Let client display exception 
 34:             out.print(jsFunPre+"Exception: "+e+jsFunPost);
 35:    }
 36: %> 


这里我们又看到了一个定时循环：每3秒钟向浏览器打印了一些HTML代码。但是请注意一点，这个不是push 
HTML，而是JavaScript，这是什么意思？

它push了一行像这样的一行代码：<script language=JavaScript >parent.push('Page 
4')</script>，这对于浏览器是什么意思呢？浏览器有它自己运行的JavaScript引擎，
它会执行每次来的新的JS代码。它是调用parent.push()的JavaScript代码。当前的parent是Frame的Parent，它是我
们刚来list的第一个文件push-js-stream.html，我们再看看这里有什么：


<script LANGUAGE="JavaScript">
var pageStart="<HTML><HEAD></HEAD><BODY BGCOLOR=blue TEXT=white><H2>Server pushes: <para>";
var pageEnd="</H2></BODY></HTML>";

  // Callback function with message from server.
  // This function is called from within the hidden JSP pushlet frame
  function push(content) {
 
    // Refresh the display frame with the content received
    window.frames['displayFrame'].document.writeln(pageStart+content+pageEnd);
    window.frames['displayFrame'].document.close();
  }

</script>
</HEAD>

<FRAMESET BORDER=0 COLS="*,0">
     <!-- frame to display the content pushed by the pushlet -->
     <FRAME SRC="push-js-stream-display.html" NAME="displayFrame"  BORDER=0  SCROLLING=no>
     
     <!-- Hidden frame with the pushlet that pushes lines of JavaScript-->
     <FRAME SRC="push-js-stream-pusher.jsp" NAME="pushletFrame" BORDER=0  SCROLLING=no>
</FRAMESET>

上面的代码我们可以看到服务端Push过来的Javascript push()方法在哪里得到执行了。

这就是Pushlets的基本的原理：我们只是从一个Servlet stream 若干行JS。这些JS被浏览器解释执行。这个例子说明了Pushlet的工作机制，但是仍然有几个问题需要解决。并且需要添加更多的feature。从这个原因来讲，我已经build了一个轻量级的server端的Pushlet框架(如下面的类视图所示)，加上几个客户端的JS类库。

5.不只是Java-动态HTML
DHTML指的是HTML，CSS，JavaScript和浏览器DOM的融合。传统意义上来讲，只有通过从server重新装载page才能改变page的内容，DHTML允许page装载后仍然能够完全控制一个HTML文档，你也许已经看到了一些web上的实例如image的滚动，弹出内容和折叠菜单。DHTML可以支持4种类型的浏览器。

从程序员角度看，浏览器的dom，例如它的frame，段落，表等等都代表了一种层次性的对象模型-DOM。DHTML允许页面已经装载后能够完全控制一个HTML文档。通过JS，你可以操作DOM，因此你也可以改变document的内容和外观。你可以从这些元素抓取用户事件，如鼠标move，form的提交。例如鼠标滑过一个图片会产生一个mouse-over事件。document元素甚至可以达到动画效果，这看起来很不错，是吧，我们只是需要熟悉DHTML的标准，但是谁定义了DHTML的标准？

6.框架的设计
Pushlet框架允许client从server订阅主题，client会相继收到事件。这个框架的基本设计模式是发布-订阅模式，也称作观察者模式，它既有server，又有client的组件。

围绕Pushlet类而设计了server端的集合
在DHTML客户端为了接收事件而设计了可以重用的客户端的JS类库(pushlet.js)
为Java客户端接收事件而设计客户端的Java类(JavaPushletClient.java and JavaPushletClientListener.java)
为显示DHTML层而设计的跨浏览器的DHTML工具库(layer.js, layer-grid.js, layer-region.js)

1）. Server-side 类设计图（下面的图只适用于0.04版本）