实时传输的选择方案

针对聊天、订单状态推送这类实时数据更新等场景，通常有多种解决方案

一.普通短轮询

就是固定时间轮询一次，比如设置为10秒，那就是会攒够10秒的所有信息，再统一发送

缺点：

1.无效请求占比高，资源浪费严重，假如一天就跟别人说了一句话，那么只有那一句话的轮询是有效的，其他时间的轮询就是无效轮询

2.实时性差，存在延长，如果设置时间越短，那么实时性当然就越好，但这样无效请求就更多，消耗资源就越严重，那么出于优化，将时间延长，那么这样实时性就差了

3.需要客户端不断发送请求，导致客户端卡顿，体验差，若是移动端，还会有电量消耗和流量消耗

4.无法应对突发高并发，针对突发流量，短轮询会在这一段所有进行积攒，然后就瞬间压垮服务端

二.长轮询

就是发送一次长轮询，如果服务端没有数据，就一直挂着，保持连接，直到有数据了/超时，此时会立即返回信息（超时就是空响应），并断开连接，客户端接收到响应后，又马上再发送一次长轮询，如此循环

缺点：

1.仍然是HTTP请求，每次发送轮询请求，都会消耗网络开销（三次握手/四次挥手）

2.连接挂在服务器仍然占用资源

3.有空窗期，在断开连接，到再次发送连接这一段时间，就是空窗期，实时性不如无间隙的

三.MQTT（轻量级物联网通信协议）

主要采用发布者、订阅者、代理服务器三个角色，主要用于物联网。

四.WebRTC

主要用于视频流、音频流的推送，一般不用于传输文本数据

五.WebSocket（消息推送机制）

WebSocket是一个应用层协议，与HTTP协议是并列同级的关系，是基于传输层TCP实现的一个协议，一旦连接建立完成，客户端或服务端都可以主动的向对方发送数据。

1.WebSocket的报文格式

其中FIN就是表示是否要关闭WebSocket，然后RSV有三位，作为保留位，就是现在不用，留着以后用
opcode是操作码，描述了当前WebSocket数据帧，是起到什么作用的

比如说0x1这个操作码就表示是一个文本数据，0x2表示是二进制数据

所以WebSocket既可以传输二进制数据，也可以传输文本数据
MASK代表是否开启掩码操作，掩码操作主要是为了避免"缓冲区溢出"的问题
payload length，也就是载荷长度，因为有7个bit位，所以是2^7-1=127，然后单位是字节

127字节会不会太少了呢，的确，所以payload length有三种模式

（1）7bit，当payload length<126时，采用模式1

（2）16bit，当payload length是126时，采用模式2

（3）64bit，当payload length是127时，采用模式3
payload data那就是要传输的数据了

2.WebSocket的握手过程

一开始浏览器和服务器是采用HTTP协议进行发送，浏览器给服务器发送的请求中会有一些特殊的header，分别是Connection：upgrade（升级）和Upgrade：websocket

第一个Connection表示我这次来的目的是想要从HTTP协议进行升级

第二个Upgrade表示我要升级成哪种协议，比如websocket

同理服务器也会在响应报文中，带上这两个特殊的header，表示我也愿意跟你升级一下

其中HTTP的状态码是101，101就表示协议切换

这下就建立了Websocket的连接，就可以使用websocket进行数据传输

3.WebSocket的使用

先导入依赖

java 复制代码

<dependency>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>

继承TextWebSocketHandler类并重写方法

java 复制代码

package com.example.java_chatroom.api;

import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.socket.CloseStatus;
import org.springframework.web.socket.TextMessage;
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler;

@Component
public class TestWebSocketAPI extends TextWebSocketHandler {
    @Override
    public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
        // 这个方法会在 websocket 连接建立成功后, 被自动调用.
        System.out.println("TestAPI 连接成功!");
    }

    @Override
    protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
        // 这个方法是在 websocket 收到消息的时候, 被自动调用的.
        System.out.println("TestAPI 收到消息!" + message.toString());
        // session 是个会话, 里面就记录了通信双方是谁. (session 中就持有了 websocket 的通信连接)
        session.sendMessage(message);
    }

    @Override
    public void handleTransportError(WebSocketSession session, Throwable exception) throws Exception {
        // 这个方法是在连接出现异常的时候, 被自动调用的.
        System.out.println("TestAPI 连接异常!");
    }

    @Override
    public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
        // 这个方法是在连接正常关闭后, 被自动调用的
        System.out.println("TestAPI 连接关闭!");
    }
}

然后再创建一个WebSocketAPI类继承TextWebSocketHandler，重写这几个方法，具体代码就根据实际业务来编写

再对websocket进行配置

java 复制代码

package com.example.java_chatroom.config;

import com.example.java_chatroom.api.TestWebSocketAPI;
import com.example.java_chatroom.api.WebSocketAPI;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.EnableWebSocket;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketConfigurer;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketHandlerRegistry;
import org.springframework.web.socket.server.support.HttpSessionHandshakeInterceptor;

@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {
    @Autowired
    private TestWebSocketAPI testWebSocketAPI;

    @Autowired
    private WebSocketAPI webSocketAPI;

    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        // 通过这个方法, 把刚才创建好的 Handler 类给注册到具体的 路径上.
        // 此时当浏览器, websocket 的请求路径是 "/test" 的时候, 就会调用到 TestWebSocketAPI 这个类里的方法.
        // registry.addHandler(testWebSocketAPI, "/test");
        registry.addHandler(webSocketAPI, "/WebSocketMessage")
                // 通过注册这个特定的 HttpSession 拦截器, 就可以把用户给 HttpSession 中添加的 Attribute 键值对
                // 往我们的 WebSocketSession 里也添加一份.
                .addInterceptors(new HttpSessionHandshakeInterceptor());
    }
}

4.Websocket连接断开的判断和重连机制

Websocket内置了心跳包机制，所以在断开后就能感知到是否连接断开，并且提供了onclose和onerror回调，就能在断开后通过回调通知到业务代码

关于重连的机制有六种

（1）立即重连：优点是能够短时间内快速恢复连接，缺点是当无法重连时，会对服务器造成额外压力，导致资源的无效循环利用

（2）指数退避策略：每次重连失败后会增加延迟，采用的是指数退避策略，也就是说每一次失败等待时间会越来越久，可以减少对服务器的压力，并且最后能够重新建立上连接

（3）设置重试限制：设置最大重试次数，防止客户端不断重试连接到不可用的服务器，从而避免了不必要的资源使用

（4）超时设置：为每次重连设置合理的超时值，避免无限期等待服务器响应

（5）用户反馈：在用户界面有明确清晰的连接状态反馈

（6）错误处理：在重连失败后提供明确的错误信息

六.WebTransport

目的是解决传统协议（如：WebSocket）的一些局限性，但使用的广泛程度不如websocket

而WebTransport是基于UDP协议实现的，可以通过流API可靠地发送数据，以及数据报API不可靠地发送数据

相比于WebSocket的优势：

高级功能：WebSocket很难通过单个连接发送不同类型的数据，因为对数据进行分包的时候，无法区分数据中不同类型的编码，因此就需要建立多个连接，然后不同连接发送不同格式的数据。而WebTransport支持多个流（也就是多路复用），即可以通过一个连接发送不同类型的数据，从而减少建立和维护多个连接的开销。

改进性能：WebTransport是一种基于UDP的传输协议，比基于TCP的协议（如Websocket）性能更高，因为缺乏纠错和重传功能，延迟会更低

可靠性：虽然没有纠错和重传功能，但并非不如WebSocket可靠，在设计上就比WebSocket更可靠，为可靠的单向或双向数据传输提供了流API，由底层QUIC协议实现，通过切换为流API这个模式就包含重传、确认、无乱序等可靠机制

安全性：默认提供端到端加密，确保在传输过程中不会被截获或修改，其中一个安全功能是使用"Origin"标头，为服务器能够验证请求是否来自可靠信源，有助于防止跨站请求伪造