Server-Sent Events: 实现高效的实时Web通信

06-01 1198阅读

Server-Sent Events 概述

Server-Sent Events(SSE)是一种基于 HTTP 协议的服务器推送技术,它允许服务器以流的方式向客户端实时推送数据。与 WebSocket 等双向通信技术不同,SSE 专注于单向通信(从服务器到客户端),特别适合需要服务器主动推送数据的场景,如:

  • 社交媒体的实时通知(评论、点赞、关注提醒)
  • 股票价格、体育比分的实时更新
  • 日志和事件流的实时监控
  • 聊天应用中的消息提醒

    SSE 与 WebSocket 的对比

    特性Server-Sent EventsWebSocket
    通信方向单向(服务器到客户端)双向
    协议标准 HTTPWebSocket 协议(基于 HTTP 握手)
    实现复杂度低,使用现有的 HTTP 基础设施相对较高,需要特殊的服务器支持
    重连机制内置自动重连需要手动实现
    浏览器支持所有现代浏览器(IE 需要 polyfill)所有现代浏览器
    数据格式文本(通常是 JSON)文本或二进制
    适用场景服务器频繁更新客户端需要频繁双向数据交换

    SSE 工作原理

    SSE 的实现原理非常简单。客户端通过 JavaScript 的 EventSource 接口发起请求,服务器保持连接打开并定期发送事件。这种连接具有以下特点:

    1. 服务端使用 Content-Type: text/event-stream 响应头
    2. 消息以特定格式发送(每条消息由一个或多个字段组成,以换行符分隔)
    3. 客户端可以监听不同类型的事件
    4. 浏览器自动处理连接断开和重连

    警告:当使用 HTTP/1.x 时,SSE 连接受到浏览器对每个域名最大并发连接数的限制(通常为 6),这在需要打开多个 SSE 连接的应用中可能成为瓶颈。使用 HTTP/2 可以显著提高这个限制(默认为 100),大大改善 SSE 的可扩展性。

    实现 SSE 的前后端示例

    下面通过一个完整的实例来展示如何在实际项目中实现 SSE。我们将创建一个简单的通知系统,前端使用原生 JavaScript,后端使用 Spring Boot。

    前端实现

    HTML 和 JavaScript 代码如下:

    
      
        
        
        SSE 通知系统演示
        
          body {
            font-family: "Arial", sans-serif;
            max-width: 800px;
            margin: 0 auto;
            padding: 20px;
          }
          h1 {
            color: #333;
          }
          button {
            background-color: #4caf50;
            border: none;
            color: white;
            padding: 10px 20px;
            text-align: center;
            cursor: pointer;
            border-radius: 4px;
          }
          #list {
            margin-top: 20px;
            padding-left: 20px;
          }
          #list li {
            padding: 8px;
            margin-bottom: 5px;
            background-color: #f9f9f9;
            border-left: 3px solid #4caf50;
          }
        
      
      
        

    SSE 实时通知演示

    建立 SSE 连接

    接收到的通知:

      let eventSource = null; function connect() { // 如果已经有连接,先关闭它 if (eventSource) { eventSource.close(); } // 模拟用户ID const userId = "user123"; // 创建 EventSource 实例,建立 SSE 连接 eventSource = new EventSource(`/sse/${userId}`); // 状态更新 document.getElementById("connect-button").textContent = "已连接"; // 处理默认消息事件(无 event 类型的消息) eventSource.onmessage = function (event) { console.log("收到默认消息:", event.data); }; // 处理特定类型的事件(有 event 字段的消息) eventSource.addEventListener("notification", (event) => { appendNotification(event.data); console.log("收到通知:", event.data); }); // 处理连接打开事件 eventSource.onopen = function () { console.log("SSE 连接已建立"); }; // 处理错误事件 eventSource.onerror = function (error) { console.error("SSE 连接错误:", error); document.getElementById("connect-button").textContent = "重新连接"; }; } // 在列表中添加新通知 function appendNotification(message) { const list = document.getElementById("list"); const li = document.createElement("li"); li.textContent = message; list.appendChild(li); }

      这段代码展示了如何使用原生 EventSource API 创建 SSE 连接。注意以下几个关键点:

      1. 创建连接:通过 new EventSource(url) 创建连接
      2. 事件监听:
        • onmessage 处理没有指定 event 类型的消息
        • addEventListener 处理特定类型的自定义事件
        • onopen 和 onerror 处理连接状态变化
        • 自动重连:EventSource 会自动尝试重新连接,无需手动实现重连逻辑

      后端实现

      接下来,我们需要创建一个 Spring Boot 应用作为后端。可以通过 Spring Initializr 快速生成项目骨架:

      Server-Sent Events: 实现高效的实时Web通信

      选择需要的依赖后,点击"Generate"下载项目,解压后在 IDE 中打开,然后创建一个用于处理 SSE 连接的控制器类:

      package com.example.SeeDemo;
      import org.springframework.http.HttpStatus;
      import org.springframework.http.MediaType;
      import org.springframework.http.ResponseEntity;
      import org.springframework.web.bind.annotation.*;
      import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.SseEmitter;
      import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.SseEmitter.SseEventBuilder;
      import java.io.IOException;
      import java.util.Map;
      import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
      @RestController
      public class NotificationController {
          // 使用线程安全的ConcurrentHashMap存储每个用户的SSE连接
          private final Map emitters = new ConcurrentHashMap();
          /**
           * 建立SSE连接的端点
           * @param userId 用户ID,用于标识每个连接
           * @return SseEmitter实例
           */
          @GetMapping(value = "/sse/{userId}", produces = MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE)
          public SseEmitter connect(@PathVariable String userId) {
              // 如果该用户已有连接,先移除旧连接
              SseEmitter sseEmitter = emitters.get(userId);
              if (sseEmitter != null) {
                  emitters.remove(userId);
              }
              // 创建新的SSE连接,超时时间设为0表示不超时
              SseEmitter emitter = new SseEmitter(0L);
              emitters.put(userId, emitter);
              // 注册连接完成、超时和错误的回调处理,确保资源正确释放
              emitter.onCompletion(() -> emitters.remove(userId));
              emitter.onTimeout(() -> emitters.remove(userId));
              emitter.onError((Throwable throwable) -> {
                  emitters.remove(userId);
              });
              return emitter;
          }
          /**
           * 向指定用户发送通知的API端点
           * @param userId 目标用户ID
           * @param message 要发送的消息内容
           * @return 操作结果
           */
          @PostMapping(value = "/notify/{userId}")
          public ResponseEntity notifyUser(@PathVariable String userId, @RequestBody String message) {
              SseEmitter emitter = emitters.get(userId);
              if (emitter != null) {
                  try {
                      // 创建一个名为"notification"的事件,携带消息内容
                      SseEventBuilder siteNotification = SseEmitter.event()
                          .name("notification")
                          .data("New message: " + message);
                      // 发送事件到客户端
                      emitter.send(siteNotification);
                      return ResponseEntity.ok("Notification sent");
                  } catch (IOException e) {
                      // 发送失败时释放连接
                      emitter.completeWithError(e);
                      emitters.remove(userId);
                      return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
                          .body("Error sending notification: " + e.getMessage());
                  }
              }
              return ResponseEntity.status(HttpStatus.NOT_FOUND).body("User not connected");
          }
      }
      

      这个控制器提供了两个主要端点:

      1. /sse/{userId} - 建立 SSE 连接的端点

        • 使用 MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE 指定响应内容类型为 text/event-stream
        • 返回 SseEmitter 实例,Spring 会将其保持打开以便后续发送事件
        • 注册回调函数处理连接状态变化
        • /notify/{userId} - 向特定用户发送通知的端点

          • 从 emitters 集合中获取用户的连接
          • 创建事件并发送到客户端
          • 处理发送错误和资源清理

      项目构建完成后,整体结构如下:

      Server-Sent Events: 实现高效的实时Web通信

      运行和测试

      启动应用

      完成代码编写后,直接运行 Spring Boot 应用。默认情况下,应用将在 http://localhost:8080 启动:

      Server-Sent Events: 实现高效的实时Web通信

      测试流程

      1. 在浏览器中打开我们创建的前端页面,点击"建立 SSE 连接"按钮
      2. 使用 HTTP 客户端工具(如 Postman、curl 或其他 API 测试工具)向 /notify/{userId} 端点发送 POST 请求
      3. 观察前端页面上实时显示的通知

      下面是使用 API 工具发送通知的示例:

      Server-Sent Events: 实现高效的实时Web通信

      通知成功发送后,前端页面立即显示该消息:

      Server-Sent Events: 实现高效的实时Web通信

      通过浏览器开发者工具的网络面板,我们可以观察到服务器推送的具体内容:

      Server-Sent Events: 实现高效的实时Web通信

      SSE 的技术细节和最佳实践

      SSE 消息格式

      SSE 消息由以下字段组成,每个字段占一行,以换行符结束:

      event: 事件名称
      id: 事件ID
      data: 事件数据
      retry: 重连时间(毫秒)
      

      每条完整的消息以一个空行结束。示例:

      event: notification
      id: 1
      data: {"message": "新消息", "from": "user456"}
      

      实现要点与陷阱

      在实际开发中,需要注意以下几点:

      1. 消息接收方式:如前文所述,没有指定 event 字段的消息会触发 onmessage 事件,而有 event 字段的消息需要通过 addEventListener(eventName, callback) 监听。这是一个常见的陷阱点:

        // 接收默认消息(无event字段)
        source.onmessage = function(event) { ... };
        // 接收特定事件(如服务端发送event: notification)
        source.addEventListener("notification", function(event) { ... });
        
      2. 连接管理:在后端需要妥善管理连接,防止内存泄漏:

        • 当连接关闭时及时从集合中移除
        • 处理异常情况,如 IO 异常
        • 考虑使用超时机制
        • 跨域支持:如果前后端分离部署,需要配置 CORS 支持:

          @CrossOrigin(origins = "*", allowedHeaders = "*")
          @GetMapping(value = "/sse/{userId}", produces = MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE)
          public SseEmitter connect(@PathVariable String userId) {
              // ...
          }
          
        • 心跳机制:为了保持连接活跃,可以定期发送心跳消息:

          @Scheduled(fixedRate = 30000)
          public void sendHeartbeat() {
              emitters.forEach((userId, emitter) -> {
                  try {
                      emitter.send(SseEmitter.event().name("heartbeat").data("ping"));
                  } catch (IOException e) {
                      emitters.remove(userId);
                  }
              });
          }
          
        • 扩展性考虑:对于大规模应用,可以考虑:

          • 使用 Redis 发布/订阅模式实现集群环境下的 SSE
          • 配置负载均衡器支持长连接
          • 设置适当的超时时间和最大连接数
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