Server-sent Events 如何实现多线程并发推送

前端开发的需求越来越多样化,其中一种常见的需求就是实时推送数据,比如聊天消息、股票行情等。为了满足这种需求,传统的轮询方式显然是不够优秀的,因为它会造成性能上的浪费。Server-sent Events(SSE)是一个可行的替代方案。

SSE 是一种基于 HTTP 的单向、持久化连接,它允许服务器发送事件数据到客户端。SSE 的工作原理大体上分为以下几个步骤:

  1. 客户端通过一个普通的 HTTP 请求连接到服务器。
  2. 服务器将建立一条持久化连接,并保持该连接处于打开状态。
  3. 服务器端通过该连接向客户端推送需要的数据。

SSE 的推送消息可以是一段文本,也可以是一段 JSON 字符串。常见的用法是将多个消息序列化到 JSON 中,然后通过 SSE 推送给客户端。

SSE 实现多线程并发推送的原理

SSE 推送数据的方式是通过浏览器内部实现事件流(EventSource 对象)监听服务器的数据。不过,由于 SSE 的消息只是单向通信,即服务器端可以向客户端推送消息,但反过来客户端并不能发送消息给服务器。

为了实现多线程并发推送,我们需要借助 Node.js 的事件驱动机制来解决。具体就是,每当有新的推送消息到达时,服务器会将该消息放入一个消息队列,并触发一个事件,让对应的客户端去读取该队列的消息。这就是多线程的核心实现原理。

代码示例

下面是一个使用 SSE 实现多线程并发推送的 Node.js 代码示例(假设服务器有 8 个线程):

const http = require('http');

const THREAD_NUM = 8;
let messageQueue = [];
let messageCount = 0;
let nextClientID = 0; // 下一个客户端 ID

// 创建服务器
const server = http.createServer((req, res) => {
  if (req.url === '/stream') {
    // 设置响应头
    res.writeHead(200, {
      'Content-Type': 'text/event-stream',
      'Cache-Control': 'no-cache',
      'Connection': 'keep-alive'
    });

    // 记录当前的客户端 ID
    let clientID = nextClientID++;
    let messageID = messageCount - 1;

    // 发送消息到客户端
    function sendEvent(event, data) {
      res.write(`event: ${event}\n`);
      res.write(`data: ${data}\n`);
      res.write(`id: ${++messageID}\n\n`);
    }

    // 监听客户端的请求
    function onMessage(lastID) {
      // 如果客户端请求的消息 ID 太早,需要重新发送最新的消息
      if (lastID < messageID - 10) {
        lastID = messageID - 10;
      }

      for (let i = lastID + 1; i <= messageCount; i++) {
        let message = messageQueue[i % THREAD_NUM];
        if (message) {
          sendEvent('message', JSON.stringify(message));
        }
      }
    }

    // 添加新的消息到消息队列
    function onNewMessage(message) {
      messageQueue[messageCount++ % THREAD_NUM] = message;
      for (let i = 0; i < nextClientID; i++) {
        onMessage(-1);
      }
    }

    // 添加消息监听器
    req.on('message', onNewMessage);

    // 发送初始消息
    sendEvent('welcome', '欢迎连接到服务器');

    // 监听客户端请求
    let intervalID = setInterval(() => {
      onMessage(messageID);
    }, 1000);

    // 监听连接关闭事件
    req.on('close', () => {
      clearInterval(intervalID);
    });
  } else {
    res.writeHead(404);
    res.end('Not Found');
  }
});

// 启动服务器
server.listen(8080, () => {
  console.log('Server started at http://localhost:8080/');
});

在这个示例中,服务器启动时会创建一个 HTTP 服务器,客户端请求 SSE 推送数据时,服务器会为每个客户端分配一个唯一的 ID,并在每个消息上标识一个消息 ID,以便让客户端知道哪些消息是之前已经收到的,哪些是新的消息。

由于 Node.js 拥有单线程的 JavaScript 引擎,但具有事件循环机制,可以使用 Event Loop 来实现 I/O 非阻塞。这意味着,当事件发生时,Node.js 会将事件的处理推到底层实现的多线程 IO 线程池上,并通过回调函数来通知 JS 线程事件处理的进展或结果。因此,我们可以使用 Node.js 的事件驱动机制,将每个新的 SSE 消息放到一个队列中,并使用多线程的方法来实现并发推送。

对于使用 SSE 实现多线程并发推送的 Node.js 代码,我们需要关心的是代码的性能,因为 Node.js 采用了单线程的架构,而服务器端需要承载着多个 SSE 客户端的请求。为了保证 SSE 推送的性能,应该充分考虑 Node.js 并发性的问题,采用合理的算法来解决。

总结

本文介绍了 Server-sent Events 的原理和实现方法,以及如何使用 Node.js 实现 SSE 的多线程并发推送。当然,我们可以根据业务需求进行变化探索,来实现更加优秀的 SSE 推送方式。同时,我们也应该充分考虑代码的性能,来确保 SSE 推送在各种网络条件下的表现。

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