🔴 WebSocket vs SSE vs 长轮询

📖 定义

实时通信是使服务器和客户端之间能够立即交换数据的技术。WebSocket提供双向实时通信,SSE(Server-Sent Events)只从服务器向客户端推送数据,长轮询(Long Polling)是使用HTTP的实时通信方式。各有优缺点,需要根据使用场景进行选择。

🎯 用比喻理解

电话 vs 广播 vs 信使

普通HTTP = 邮寄
你: "你好吗?" (寄信)
      ↓ (几天后)
朋友: "嗨!" (回信)
      ↓ (几天后)
你: "最近好吗?" (再寄信)

- 慢
- 每次重新连接
- 无法实时

长轮询 = 电话(等待通话)
你: "有事就告诉我!" (打电话等待)
      ↓ (等待一段时间...)
朋友: "现在有话要说!" (响应)
      ↓ (通话结束)
你: "再有事就告诉我!" (再打电话)

- 基于HTTP
- 保持连接 → 响应 → 重连
- 效率低

SSE = 广播
朋友: "大家好!" (开始广播)
      "今天天气..." (持续发送)
      "下一条新闻..." (持续发送)
你: (只听)

- 服务器 → 客户端(单向)
- 保持连接
- 简单

WebSocket = 视频通话
你: "你好!" (立即发送)
朋友: "见到你很高兴!" (立即响应)
你: "在做什么?" (立即发送)
朋友: "正在编程!" (立即响应)

- 双向实时
- 保持连接
- 快速且高效

餐厅点餐

普通HTTP = 自助服务
1. 去柜台点餐
2. 等待
3. 取餐回到座位
4. 再去柜台点饮料
5. 再等待

长轮询 = 按铃等待
1. 按铃等待服务员(保持连接)
2. 服务员来了 → "请问您要点什么"
3. 点完再按铃
4. 再等待...

SSE = 厨房显示器
厨房: "1号客人,您的餐已好!"
厨房: "2号客人,正在准备!"
厨房: "3号客人,马上好!"
你: (只听)

WebSocket = 桌边服务
你: "请给我水"
服务员: "好的,马上来"
你: "泡菜也要"
服务员: "马上给您"
服务员: "您的餐来了"
你: "谢谢"

- 自由对话
- 快速响应

⚙️ 工作原理

1. 普通HTTP vs 实时通信

========== 普通HTTP(请求-响应) ==========

客户端                服务器
    │                         │
    │ 1. 连接(Request)         │
    │────────────────────────>│
    │                         │
    │                         │ 处理中...
    │                         │
    │ 2. 响应(Response)        │
    │<────────────────────────│
    │                         │
    │ 连接结束                 │
    ╳                         ╳

    │ 3. 重新连接              │
    │────────────────────────>│
    │                         │

特点:
- 只有客户端请求时才响应
- 每次重新连接
- 服务器无法主动发送
- 无法实时

========== 实时通信 ==========

客户端                服务器
    │                         │
    │ 连接                     │
    │<───────────────────────>│
    │                         │
    │  保持双向通信            │
    │<───────────────────────>│
    │                         │
    │  数据交换                │
    │<───────────────────────>│
    │                         │

特点:
- 保持连接
- 服务器可以主动发送
- 可以实时

2. 长轮询(Long Polling)

客户端                              服务器
    │                                   │
    │ 1. 请求(有新数据吗?)                │
    │──────────────────────────────────>│
    │                                   │
    │        保持连接(等待中...)          │
    │                                   │
    │                                   │ 没有数据...
    │                                   │ 继续等待...
    │                                   │
    │                                   │ 新数据产生!
    │                                   │
    │ 2. 响应(有数据)                     │
    │<──────────────────────────────────│
    │                                   │
    │ 连接结束                           │
    ╳                                   ╳
    │                                   │
    │ 3. 立即重连                        │
    │──────────────────────────────────>│
    │                                   │
    │        再次等待...                 │

流程:
1. 客户端 → 服务器: "有新数据吗?"
2. 服务器: 等待数据产生
3. 数据产生 → 响应
4. 连接结束
5. 立即重连(重复)

优点:
✅ 基于HTTP(利用现有基础设施)
✅ 没有防火墙问题
✅ 实现简单

缺点:
❌ 效率低(持续重连)
❌ 服务器负担大
❌ 请求头开销大

3. Server-Sent Events (SSE)

客户端                              服务器
    │                                   │
    │ 1. 连接请求                        │
    │──────────────────────────────────>│
    │                                   │
    │ 2. 保持连接(开始流)                 │
    │<══════════════════════════════════│
    │                                   │
    │ 3. 数据推送                        │
    │<──────────────────────────────────│
    │                                   │
    │ 4. 再次数据推送                    │
    │<──────────────────────────────────│
    │                                   │
    │        连接保持中...                │
    │<══════════════════════════════════│

特点:
- 服务器 → 客户端(单向)
- 保持连接
- 基于HTTP
- 自动重连

优点:
✅ 简单(浏览器内置)
✅ 自动重连
✅ 可通过事件ID恢复
✅ HTTP/2下高效

缺点:
❌ 单向(服务器 → 客户端)
❌ 不支持二进制数据
❌ IE不支持

4. WebSocket

客户端                              服务器
    │                                   │
    │ 1. HTTP Upgrade请求                │
    │──────────────────────────────────>│
    │                                   │
    │ 2. Upgrade确认                     │
    │<──────────────────────────────────│
    │                                   │
    │  切换到WebSocket协议                │
    │<══════════════════════════════════>│
    │                                   │
    │ 3. 发送数据                        │
    │──────────────────────────────────>│
    │                                   │
    │ 4. 接收数据                        │
    │<──────────────────────────────────│
    │                                   │
    │ 5. 发送数据                        │
    │──────────────────────────────────>│
    │                                   │
    │        双向通信持续...              │
    │<══════════════════════════════════>│

特点:
- 双向实时通信
- 独立协议(ws://, wss://)
- 保持连接
- 低延迟

优点:
✅ 真正的实时
✅ 双向通信
✅ 低开销
✅ 支持二进制

缺点:
❌ 复杂
❌ 可能有代理/防火墙问题
❌ 服务器负担(保持连接)

💡 实例

长轮询示例

// ========== 服务器(Express.js) ==========
const express = require('express');
const app = express();

let messages = [];
let waitingClients = [];

// 添加消息(从其他地方调用)
function addMessage(message) {
  messages.push(message);

  // 立即响应等待中的客户端
  waitingClients.forEach(client => {
    client.json({ messages });
  });
  waitingClients = [];
}

// 长轮询端点
app.get('/messages', (req, res) => {
  const lastId = parseInt(req.query.lastId) || 0;

  // 如果有新消息立即响应
  if (messages.length > lastId) {
    return res.json({ messages: messages.slice(lastId) });
  }

  // 否则添加到等待列表(最多30秒)
  waitingClients.push(res);

  // 30秒超时
  req.setTimeout(30000, () => {
    const index = waitingClients.indexOf(res);
    if (index > -1) {
      waitingClients.splice(index, 1);
      res.json({ messages: [] });  // 空响应
    }
  });
});

app.listen(3000);

// ========== 客户端 ==========
let lastMessageId = 0;

async function longPolling() {
  while (true) {
    try {
      const response = await fetch(`/messages?lastId=${lastMessageId}`);
      const data = await response.json();

      // 处理新消息
      if (data.messages.length > 0) {
        data.messages.forEach(msg => {
          console.log('新消息:', msg);
          displayMessage(msg);
        });
        lastMessageId += data.messages.length;
      }

      // 立即重连
      await longPolling();
    } catch (error) {
      console.error('错误:', error);
      // 3秒后重试
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 3000));
    }
  }
}

// 开始
longPolling();

// ========== 问题 ==========
/*
1. 持续重连(效率低)
2. 网络使用量大
3. 服务器负担大
4. 电池消耗(移动端)
*/

Server-Sent Events (SSE) 示例

// ========== 服务器(Express.js) ==========
const express = require('express');
const app = express();

app.use(express.static('public'));

// SSE端点
app.get('/events', (req, res) => {
  // 设置SSE头
  res.setHeader('Content-Type', 'text/event-stream');
  res.setHeader('Cache-Control', 'no-cache');
  res.setHeader('Connection', 'keep-alive');

  // CORS(如果需要)
  res.setHeader('Access-Control-Allow-Origin', '*');

  // 连接确认消息
  res.write('data: Connected\n\n');

  // 客户端ID
  const clientId = Date.now();
  console.log(`客户端 ${clientId} 已连接`);

  // 每5秒发送时间
  const intervalId = setInterval(() => {
    const data = {
      time: new Date().toLocaleTimeString(),
      message: '你好!'
    };

    // 以SSE格式发送
    res.write(`data: ${JSON.stringify(data)}\n\n`);
  }, 5000);

  // 客户端断开连接处理
  req.on('close', () => {
    console.log(`客户端 ${clientId} 已断开`);
    clearInterval(intervalId);
    res.end();
  });
});

// 事件发布API
const clients = [];

app.get('/events/stream', (req, res) => {
  res.setHeader('Content-Type', 'text/event-stream');
  res.setHeader('Cache-Control', 'no-cache');
  res.setHeader('Connection', 'keep-alive');

  // 保存客户端
  clients.push(res);

  req.on('close', () => {
    const index = clients.indexOf(res);
    clients.splice(index, 1);
  });
});

// 向所有客户端发送消息
app.post('/broadcast', express.json(), (req, res) => {
  const { message } = req.body;

  clients.forEach(client => {
    client.write(`data: ${JSON.stringify({ message })}\n\n`);
  });

  res.json({ success: true });
});

app.listen(3000);

// ========== 客户端(HTML) ==========
/*
<!DOCTYPE html>
<html>
<body>
  <div id="messages"></div>

  <script>
    // SSE连接
    const eventSource = new EventSource('/events');

    // 接收消息
    eventSource.onmessage = (event) => {
      const data = JSON.parse(event.data);
      console.log('收到数据:', data);

      const div = document.getElementById('messages');
      div.innerHTML += `<p>${data.time}: ${data.message}</p>`;
    };

    // 连接开始
    eventSource.onopen = () => {
      console.log('SSE已连接');
    };

    // 错误处理
    eventSource.onerror = (error) => {
      console.error('SSE错误:', error);
      if (eventSource.readyState === EventSource.CLOSED) {
        console.log('SSE连接已关闭');
      }
    };

    // 连接关闭(离开页面时)
    window.addEventListener('beforeunload', () => {
      eventSource.close();
    });
  </script>
</body>
</html>
*/

// ========== 高级功能 ==========

// 1. 指定事件类型
app.get('/events/typed', (req, res) => {
  res.setHeader('Content-Type', 'text/event-stream');

  // 多种类型的事件
  setInterval(() => {
    // 普通消息
    res.write(`event: message\ndata: Hello\n\n`);

    // 通知
    res.write(`event: notification\ndata: New notification!\n\n`);

    // 更新
    res.write(`event: update\ndata: {"count": 10}\n\n`);
  }, 5000);
});

// 客户端按事件类型处理
/*
eventSource.addEventListener('message', (e) => {
  console.log('消息:', e.data);
});

eventSource.addEventListener('notification', (e) => {
  console.log('通知:', e.data);
});

eventSource.addEventListener('update', (e) => {
  const data = JSON.parse(e.data);
  console.log('更新:', data);
});
*/

// 2. 事件ID(重连时从中断处继续接收)
let eventId = 0;

app.get('/events/resumable', (req, res) => {
  res.setHeader('Content-Type', 'text/event-stream');

  const lastEventId = parseInt(req.headers['last-event-id']) || 0;
  console.log('最后的事件ID:', lastEventId);

  // 只发送lastEventId之后的事件
  setInterval(() => {
    eventId++;
    res.write(`id: ${eventId}\ndata: Event ${eventId}\n\n`);
  }, 1000);
});

// 3. 设置重试时间
app.get('/events/retry', (req, res) => {
  res.setHeader('Content-Type', 'text/event-stream');

  // 5秒后重连
  res.write('retry: 5000\n');
  res.write('data: Connected\n\n');
});

WebSocket示例(Socket.io)

// ========== 服务器(Socket.io) ==========
const express = require('express');
const http = require('http');
const socketIo = require('socket.io');

const app = express();
const server = http.createServer(app);
const io = socketIo(server, {
  cors: {
    origin: '*'
  }
});

app.use(express.static('public'));

// 管理已连接的用户
const users = new Map();

// WebSocket连接
io.on('connection', (socket) => {
  console.log('新用户连接:', socket.id);

  // 保存用户信息
  socket.on('register', (username) => {
    users.set(socket.id, { username, socket });
    console.log(`${username} 已注册`);

    // 通知所有用户
    io.emit('user-joined', {
      username,
      totalUsers: users.size
    });
  });

  // 接收消息
  socket.on('chat-message', (message) => {
    const user = users.get(socket.id);
    console.log(`${user.username}: ${message}`);

    // 广播给所有用户
    io.emit('chat-message', {
      username: user.username,
      message,
      timestamp: new Date().toISOString()
    });
  });

  // 正在输入显示
  socket.on('typing', () => {
    const user = users.get(socket.id);
    socket.broadcast.emit('user-typing', user.username);
  });

  socket.on('stop-typing', () => {
    const user = users.get(socket.id);
    socket.broadcast.emit('user-stop-typing', user.username);
  });

  // 私信
  socket.on('private-message', ({ to, message }) => {
    const targetSocket = Array.from(users.values())
      .find(u => u.username === to)?.socket;

    if (targetSocket) {
      const sender = users.get(socket.id);
      targetSocket.emit('private-message', {
        from: sender.username,
        message
      });
    }
  });

  // 断开连接
  socket.on('disconnect', () => {
    const user = users.get(socket.id);
    if (user) {
      console.log(`${user.username} 已断开`);
      users.delete(socket.id);

      // 通知所有用户
      io.emit('user-left', {
        username: user.username,
        totalUsers: users.size
      });
    }
  });
});

server.listen(3000, () => {
  console.log('服务器运行中: http://localhost:3000');
});

// ========== 客户端(HTML + Socket.io) ==========
/*
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <script src="/socket.io/socket.io.js"></script>
</head>
<body>
  <div id="chat">
    <div id="messages"></div>
    <input id="username" placeholder="名字" />
    <input id="message" placeholder="消息" />
    <button onclick="sendMessage()">发送</button>
  </div>

  <script>
    // Socket.io连接
    const socket = io('http://localhost:3000');

    // 连接成功
    socket.on('connect', () => {
      console.log('已连接:', socket.id);
    });

    // 用户注册
    function register() {
      const username = document.getElementById('username').value;
      socket.emit('register', username);
    }

    // 发送消息
    function sendMessage() {
      const message = document.getElementById('message').value;
      socket.emit('chat-message', message);
      document.getElementById('message').value = '';
    }

    // 接收消息
    socket.on('chat-message', (data) => {
      const div = document.getElementById('messages');
      div.innerHTML += `
        <p><strong>${data.username}:</strong> ${data.message}</p>
      `;
    });

    // 用户加入
    socket.on('user-joined', (data) => {
      console.log(`${data.username} 加入 (共 ${data.totalUsers}人)`);
    });

    // 用户离开
    socket.on('user-left', (data) => {
      console.log(`${data.username} 离开 (共 ${data.totalUsers}人)`);
    });

    // 正在输入
    let typingTimeout;
    document.getElementById('message').addEventListener('input', () => {
      socket.emit('typing');

      clearTimeout(typingTimeout);
      typingTimeout = setTimeout(() => {
        socket.emit('stop-typing');
      }, 1000);
    });

    socket.on('user-typing', (username) => {
      console.log(`${username}正在输入...`);
    });

    // 断开连接
    socket.on('disconnect', () => {
      console.log('已断开连接');
    });

    // 重新连接
    socket.on('reconnect', () => {
      console.log('已重新连接');
    });
  </script>
</body>
</html>
*/

原生WebSocket API

// ========== 服务器(ws库) ==========
const WebSocket = require('ws');

const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });

wss.on('connection', (ws) => {
  console.log('客户端已连接');

  // 接收消息
  ws.on('message', (message) => {
    console.log('收到消息:', message.toString());

    // 广播给所有客户端
    wss.clients.forEach((client) => {
      if (client.readyState === WebSocket.OPEN) {
        client.send(message.toString());
      }
    });
  });

  // 断开连接
  ws.on('close', () => {
    console.log('客户端已断开');
  });

  // 错误
  ws.on('error', (error) => {
    console.error('WebSocket错误:', error);
  });

  // 欢迎消息
  ws.send('已连接到服务器!');
});

console.log('WebSocket服务器运行中: ws://localhost:8080');

// ========== 客户端(浏览器) ==========

// WebSocket连接
const ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');

// 连接开始
ws.addEventListener('open', (event) => {
  console.log('WebSocket已连接');
  ws.send('你好!');
});

// 接收消息
ws.addEventListener('message', (event) => {
  console.log('服务器:', event.data);
});

// 错误
ws.addEventListener('error', (error) => {
  console.error('WebSocket错误:', error);
});

// 断开连接
ws.addEventListener('close', (event) => {
  console.log('WebSocket已断开');
  if (event.code === 1000) {
    console.log('正常结束');
  } else {
    console.log('异常结束:', event.code);
  }
});

// 发送消息
function sendMessage(message) {
  if (ws.readyState === WebSocket.OPEN) {
    ws.send(message);
  } else {
    console.error('WebSocket未打开');
  }
}

// 关闭连接
function closeConnection() {
  ws.close(1000, '正常结束');
}

// ========== 二进制数据传输 ==========

// 文件传输
async function sendFile(file) {
  const arrayBuffer = await file.arrayBuffer();
  ws.send(arrayBuffer);
}

// 服务器接收二进制
ws.addEventListener('message', (event) => {
  if (event.data instanceof ArrayBuffer) {
    console.log('收到二进制数据:', event.data.byteLength, 'bytes');
  } else {
    console.log('文本数据:', event.data);
  }
});

// ========== Ping/Pong(保持连接) ==========

// 服务器
wss.on('connection', (ws) => {
  ws.isAlive = true;

  ws.on('pong', () => {
    ws.isAlive = true;
  });
});

// 每30秒Ping一次
setInterval(() => {
  wss.clients.forEach((ws) => {
    if (ws.isAlive === false) {
      return ws.terminate();  // 无响应则关闭连接
    }

    ws.isAlive = false;
    ws.ping();
  });
}, 30000);

// ========== 自动重连 ==========

let ws;
let reconnectAttempts = 0;
const maxReconnectAttempts = 10;

function connect() {
  ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');

  ws.addEventListener('open', () => {
    console.log('已连接');
    reconnectAttempts = 0;
  });

  ws.addEventListener('close', (event) => {
    console.log('已断开');

    // 自动重连
    if (reconnectAttempts < maxReconnectAttempts) {
      reconnectAttempts++;
      const delay = Math.min(1000 * Math.pow(2, reconnectAttempts), 30000);
      console.log(`${delay}ms后尝试重连...`);
      setTimeout(connect, delay);
    } else {
      console.error('重连失败');
    }
  });

  ws.addEventListener('error', (error) => {
    console.error('错误:', error);
    ws.close();
  });
}

connect();

🤔 常见问题

Q1. 应该选择哪种方式?

✅ 选择长轮询的情况:
├─ 不支持WebSocket/SSE的环境
├─ 遗留系统
├─ 简单通知
└─ 例: 旧浏览器支持、简单轮询

使用案例:
- 股票价格(更新频率低)
- 邮件检查
- 简单通知

✅ 选择SSE的情况:
├─ 服务器 → 客户端单向
├─ 实时更新
├─ 希望简单实现
├─ 需要自动重连
└─ 例: 新闻推送、通知、仪表板

使用案例:
- 新闻推送(实时更新)
- 股票图表(服务器推送)
- 进度显示
- 日志流
- 服务器监控

✅ 选择WebSocket的情况:
├─ 双向实时通信
├─ 低延迟重要
├─ 频繁消息交换
├─ 二进制数据
└─ 例: 聊天、游戏、协作工具

使用案例:
- 聊天应用
- 多人游戏
- 协同文档编辑(Google Docs)
- 视频会议
- IoT实时控制

📊 比较表:

特性         | 长轮询          | SSE      | WebSocket
------------|---------------|----------|----------
方向性       | 双向           | 单向      | 双向
协议        | HTTP          | HTTP     | WebSocket
延迟        | 高            | 低       | 非常低
开销        | 高            | 中等      | 低
浏览器       | 全部          | 大部分    | 全部
复杂度       | 低            | 低       | 高
重连        | 手动          | 自动      | 手动
二进制       | 可能          | 不可      | 可能

推荐:
- 简单实时: SSE
- 聊天/游戏: WebSocket
- 遗留支持: 长轮询

Q2. 性能差异?

// ========== 基准测试示例 ==========

// 1. 长轮询
// 每次请求:
// - HTTP头: ~800 bytes
// - 重连时间: ~50ms
// - 服务器资源: 每连接1线程

// 100并发连接时:
// - 每秒请求数: 100次
// - 数据传输: 80KB/s(仅头部)
// - 服务器负担: 高

// 2. SSE
// 每个连接:
// - HTTP头: 仅首次(~800 bytes)
// - 消息开销: ~10 bytes
// - 服务器资源: Keep-Alive连接

// 100并发连接时:
// - 初始连接: 80KB
// - 每条消息: 1KB(无头部)
// - 服务器负担: 中等

// 3. WebSocket
// 每个连接:
// - Upgrade头: 仅一次(~500 bytes)
// - 帧开销: 2~6 bytes
// - 服务器资源: 保持连接

// 100并发连接时:
// - 初始连接: 50KB
// - 每条消息: ~0.002KB(仅帧)
// - 服务器负担: 低

// ========== 实际测量 ==========

// 测试: 100人每秒发送1条消息

// 长轮询
const longPollingBenchmark = {
  每秒请求数: 100,
  平均延迟: '200ms',
  带宽: '8MB/分',
  服务器CPU: '70%',
  内存: '500MB'
};

// SSE
const sseBenchmark = {
  每秒请求数: 0,  // 保持连接
  平均延迟: '10ms',
  带宽: '600KB/分',
  服务器CPU: '30%',
  内存: '200MB'
};

// WebSocket
const webSocketBenchmark = {
  每秒请求数: 0,  // 保持连接
  平均延迟: '2ms',
  带宽: '100KB/分',
  服务器CPU: '15%',
  内存: '100MB'
};

// ========== 实用优化 ==========

// 1. 限制连接数
const MAX_CONNECTIONS = 1000;

io.on('connection', (socket) => {
  if (io.engine.clientsCount > MAX_CONNECTIONS) {
    socket.disconnect();
    return;
  }
});

// 2. 消息压缩
const io = socketIo(server, {
  perMessageDeflate: {
    threshold: 1024  // 只压缩1KB以上
  }
});

// 3. 批处理
const messageQueue = [];

setInterval(() => {
  if (messageQueue.length > 0) {
    io.emit('batch', messageQueue);
    messageQueue.length = 0;
  }
}, 100);  // 每100ms批量发送

// 4. 使用房间
socket.join('room1');
io.to('room1').emit('message', data);  // 只发给room1

// 5. 二进制传输
// WebSocket二进制更高效
const buffer = Buffer.from('Hello');
socket.send(buffer);  // 比文本快

// 6. 心跳优化
const HEARTBEAT_INTERVAL = 25000;  // 25秒
const HEARTBEAT_TIMEOUT = 30000;   // 30秒

setInterval(() => {
  wss.clients.forEach((ws) => {
    if (ws.isAlive === false) {
      return ws.terminate();
    }
    ws.isAlive = false;
    ws.ping();
  });
}, HEARTBEAT_INTERVAL);

Q3. 移动应用怎么办?

// ========== 移动端考虑事项 ==========

// 1. 电池消耗
// 长轮询: ❌ 高(持续重连)
// SSE: ⚠️ 中等
// WebSocket: ✅ 低(保持连接)

// 2. 网络切换
// WiFi <-> 移动数据切换时

// 自动重连
let ws;

function connect() {
  ws = new WebSocket('wss://api.example.com');

  ws.onclose = () => {
    // 指数退避
    const delay = Math.min(1000 * Math.pow(2, attempts), 30000);
    setTimeout(connect, delay);
  };
}

// 网络状态检测
window.addEventListener('online', () => {
  console.log('已在线 - 重连');
  connect();
});

window.addEventListener('offline', () => {
  console.log('离线');
  ws.close();
});

// 3. 后台处理
// 应用进入后台怎么办?

// React Native示例
import { AppState } from 'react-native';

AppState.addEventListener('change', (nextAppState) => {
  if (nextAppState === 'background') {
    // 后台 → 保持连接或关闭
    ws.close();
  } else if (nextAppState === 'active') {
    // 前台 → 重连
    connect();
  }
});

// 4. 数据节省模式
// 根据用户设置

const isDataSaverMode = await getDataSaverSetting();

if (isDataSaverMode) {
  // 长轮询(频率降低)
  setInterval(poll, 60000);  // 每分钟
} else {
  // WebSocket(实时)
  connect();
}

// 5. 推送通知联动
// WebSocket + FCM/APNs组合

// 应用运行中: WebSocket
if (appIsActive) {
  useWebSocket();
}

// 后台: 推送通知
if (appIsBackground) {
  usePushNotification();
}

// ========== React Native示例 ==========
import React, { useEffect, useState } from 'react';
import { View, Text } from 'react-native';

function ChatScreen() {
  const [ws, setWs] = useState(null);
  const [messages, setMessages] = useState([]);
  const [isConnected, setIsConnected] = useState(false);

  useEffect(() => {
    const websocket = new WebSocket('wss://api.example.com');

    websocket.onopen = () => {
      console.log('已连接');
      setIsConnected(true);
    };

    websocket.onmessage = (event) => {
      const message = JSON.parse(event.data);
      setMessages(prev => [...prev, message]);
    };

    websocket.onerror = (error) => {
      console.error('WebSocket错误:', error);
    };

    websocket.onclose = () => {
      console.log('已断开');
      setIsConnected(false);

      // 3秒后重连
      setTimeout(() => {
        // 重连逻辑
      }, 3000);
    };

    setWs(websocket);

    // 清理
    return () => {
      websocket.close();
    };
  }, []);

  const sendMessage = (text) => {
    if (ws && isConnected) {
      ws.send(JSON.stringify({ text }));
    }
  };

  return (
    <View>
      <Text>连接: {isConnected ? '是' : '否'}</Text>
      {messages.map((msg, i) => (
        <Text key={i}>{msg.text}</Text>
      ))}
    </View>
  );
}

Q4. 如何保证安全?

// ========== 1. 使用HTTPS/WSS ==========

// ❌ HTTP/WS(明文传输)
const ws = new WebSocket('ws://api.example.com');

// ✅ HTTPS/WSS(加密)
const ws = new WebSocket('wss://api.example.com');

// ========== 2. 认证 ==========

// 方法1: URL中的JWT(简单但不推荐)
const token = getJWTToken();
const ws = new WebSocket(`wss://api.example.com?token=${token}`);
// ⚠️ URL中暴露令牌的风险

// 方法2: 连接后认证(推荐)
const ws = new WebSocket('wss://api.example.com');

ws.onopen = () => {
  // 发送认证消息
  ws.send(JSON.stringify({
    type: 'auth',
    token: getJWTToken()
  }));
};

// 服务器
io.use((socket, next) => {
  const token = socket.handshake.auth.token;

  try {
    const decoded = jwt.verify(token, SECRET_KEY);
    socket.userId = decoded.userId;
    next();
  } catch (error) {
    next(new Error('认证失败'));
  }
});

// 方法3: Cookie(HttpOnly)
// 客户端
const ws = new WebSocket('wss://api.example.com');
// Cookie自动发送

// 服务器
io.use((socket, next) => {
  const cookies = parseCookies(socket.request.headers.cookie);
  const sessionId = cookies.sessionId;

  if (isValidSession(sessionId)) {
    next();
  } else {
    next(new Error('认证失败'));
  }
});

// ========== 3. CORS配置 ==========

const io = socketIo(server, {
  cors: {
    origin: 'https://myapp.com',  // 仅特定域名
    credentials: true
  }
});

// 多个域名
const allowedOrigins = ['https://myapp.com', 'https://admin.myapp.com'];

const io = socketIo(server, {
  cors: {
    origin: (origin, callback) => {
      if (allowedOrigins.includes(origin)) {
        callback(null, true);
      } else {
        callback(new Error('CORS拒绝'));
      }
    },
    credentials: true
  }
});

// ========== 4. 速率限制 ==========

const rateLimitMap = new Map();

io.on('connection', (socket) => {
  socket.on('message', (data) => {
    const userId = socket.userId;
    const now = Date.now();

    // 跟踪每个用户的消息数
    if (!rateLimitMap.has(userId)) {
      rateLimitMap.set(userId, []);
    }

    const userMessages = rateLimitMap.get(userId);

    // 过滤最近1分钟的消息
    const recentMessages = userMessages.filter(
      timestamp => now - timestamp < 60000
    );

    // 限制每分钟10条
    if (recentMessages.length >= 10) {
      socket.emit('error', '超过消息发送限制');
      return;
    }

    recentMessages.push(now);
    rateLimitMap.set(userId, recentMessages);

    // 处理消息
    handleMessage(data);
  });
});

// ========== 5. 输入验证 ==========

socket.on('message', (data) => {
  // 类型验证
  if (typeof data !== 'object') {
    return socket.emit('error', '无效的数据格式');
  }

  // 必填字段验证
  if (!data.type || !data.content) {
    return socket.emit('error', '缺少必填字段');
  }

  // 长度验证
  if (data.content.length > 1000) {
    return socket.emit('error', '消息太长');
  }

  // 防止XSS
  const sanitizedContent = sanitizeHtml(data.content);

  // 处理
  broadcastMessage(sanitizedContent);
});

// ========== 6. 命名空间和房间 ==========

// 用命名空间隔离
const chatNamespace = io.of('/chat');
const adminNamespace = io.of('/admin');

chatNamespace.on('connection', (socket) => {
  // 普通聊天
});

adminNamespace.use(authenticateAdmin);
adminNamespace.on('connection', (socket) => {
  // 仅管理员
});

// 用房间控制权限
socket.on('join-room', (roomId) => {
  if (canAccessRoom(socket.userId, roomId)) {
    socket.join(roomId);
  } else {
    socket.emit('error', '无房间访问权限');
  }
});

// ========== 7. 防止DDoS ==========

// 限制每个IP的连接数
const MAX_CONNECTIONS_PER_IP = 5;
const connectionsByIP = new Map();

io.on('connection', (socket) => {
  const ip = socket.handshake.address;

  const count = connectionsByIP.get(ip) || 0;

  if (count >= MAX_CONNECTIONS_PER_IP) {
    socket.disconnect();
    return;
  }

  connectionsByIP.set(ip, count + 1);

  socket.on('disconnect', () => {
    const newCount = connectionsByIP.get(ip) - 1;
    if (newCount <= 0) {
      connectionsByIP.delete(ip);
    } else {
      connectionsByIP.set(ip, newCount);
    }
  });
});

Q5. 如何处理错误?

// ========== 客户端错误处理 ==========

class WebSocketClient {
  constructor(url) {
    this.url = url;
    this.ws = null;
    this.reconnectAttempts = 0;
    this.maxReconnectAttempts = 10;
    this.reconnectDelay = 1000;
  }

  connect() {
    try {
      this.ws = new WebSocket(this.url);

      this.ws.onopen = () => {
        console.log('连接成功');
        this.reconnectAttempts = 0;
        this.onConnected();
      };

      this.ws.onmessage = (event) => {
        try {
          const data = JSON.parse(event.data);
          this.onMessage(data);
        } catch (error) {
          console.error('消息解析错误:', error);
        }
      };

      this.ws.onerror = (error) => {
        console.error('WebSocket错误:', error);
        this.onError(error);
      };

      this.ws.onclose = (event) => {
        console.log('连接关闭:', event.code, event.reason);

        // 正常关闭(1000)
        if (event.code === 1000) {
          console.log('正常结束');
          return;
        }

        // 尝试重连
        this.reconnect();
      };
    } catch (error) {
      console.error('连接失败:', error);
      this.reconnect();
    }
  }

  reconnect() {
    if (this.reconnectAttempts >= this.maxReconnectAttempts) {
      console.error('放弃重连');
      this.onReconnectFailed();
      return;
    }

    this.reconnectAttempts++;
    const delay = Math.min(
      this.reconnectDelay * Math.pow(2, this.reconnectAttempts),
      30000
    );

    console.log(`${delay}ms后尝试重连 (${this.reconnectAttempts}/${this.maxReconnectAttempts})`);

    setTimeout(() => {
      this.connect();
    }, delay);
  }

  send(data) {
    if (this.ws && this.ws.readyState === WebSocket.OPEN) {
      try {
        this.ws.send(JSON.stringify(data));
      } catch (error) {
        console.error('发送错误:', error);
      }
    } else {
      console.error('WebSocket未打开');
      // 保存到消息队列
      this.queueMessage(data);
    }
  }

  close() {
    if (this.ws) {
      this.ws.close(1000, '客户端关闭');
    }
  }

  // 事件处理器(重写)
  onConnected() {}
  onMessage(data) {}
  onError(error) {}
  onReconnectFailed() {}

  queueMessage(data) {
    // 实现离线消息队列
  }
}

// 使用
const client = new WebSocketClient('wss://api.example.com');

client.onConnected = () => {
  console.log('已连接!');
};

client.onMessage = (data) => {
  console.log('消息:', data);
};

client.onError = (error) => {
  console.error('发生错误:', error);
  // 在UI中显示错误
  showErrorNotification('连接错误');
};

client.onReconnectFailed = () => {
  // 处理重连失败
  showErrorModal('无法连接到服务器');
};

client.connect();

// ========== 服务器错误处理 ==========

io.on('connection', (socket) => {
  // 错误处理器
  socket.on('error', (error) => {
    console.error('套接字错误:', error);
  });

  // 消息处理错误
  socket.on('message', async (data) => {
    try {
      // 输入验证
      if (!isValidMessage(data)) {
        throw new Error('无效消息');
      }

      // 处理
      await processMessage(data);
    } catch (error) {
      console.error('消息处理错误:', error);

      // 向客户端发送错误
      socket.emit('error', {
        code: 'MESSAGE_PROCESSING_ERROR',
        message: error.message
      });
    }
  });

  // 连接断开处理
  socket.on('disconnect', (reason) => {
    console.log('连接断开:', reason);

    // 清理用户
    cleanupUser(socket.userId);

    // 通知其他用户
    socket.broadcast.emit('user-left', socket.userId);
  });
});

// 全局错误处理器
io.engine.on('connection_error', (error) => {
  console.error('连接错误:', error);
});

// ========== 超时处理 ==========

socket.on('message', (data, callback) => {
  // 设置超时(5秒)
  const timeout = setTimeout(() => {
    callback({
      error: 'TIMEOUT',
      message: '响应超时'
    });
  }, 5000);

  // 处理
  processMessage(data)
    .then(result => {
      clearTimeout(timeout);
      callback({ success: true, data: result });
    })
    .catch(error => {
      clearTimeout(timeout);
      callback({ error: error.message });
    });
});

🎓 下一步

了解了实时通信后,继续学习:

HTTP基础(文档待编写) - 理解HTTP协议
什么是API?(文档待编写) - API基本概念
REST API vs GraphQL - API设计

动手实践

# ========== 1. Socket.io聊天应用 ==========

mkdir chat-app
cd chat-app
npm init -y
npm install express socket.io

# 编写server.js后
node server.js

# ========== 2. SSE实时通知 ==========

mkdir sse-demo
cd sse-demo
npm install express

# 编写server.js
# 编写index.html

node server.js
# 访问 http://localhost:3000

# ========== 3. WebSocket游戏 ==========

mkdir websocket-game
cd websocket-game
npm install ws express

# 实现多人游戏
node server.js

🎬 总结

实时通信是现代Web的核心技术:

长轮询: 遗留支持,基于HTTP
SSE: 服务器推送,简单实现
WebSocket: 双向实时,最佳性能
选择标准: 需求、环境、复杂度

为您的项目选择合适的实时通信方式,创造出色的用户体验! 🔴

📖 定义​

🎯 用比喻理解​

电话 vs 广播 vs 信使​

餐厅点餐​

⚙️ 工作原理​

1. 普通HTTP vs 实时通信​

2. 长轮询(Long Polling)​

3. Server-Sent Events (SSE)​

4. WebSocket​

💡 实例​

长轮询示例​

Server-Sent Events (SSE) 示例​

WebSocket示例(Socket.io)​

原生WebSocket API​

🤔 常见问题​

Q1. 应该选择哪种方式?​

Q2. 性能差异?​

Q3. 移动应用怎么办?​

Q4. 如何保证安全?​

Q5. 如何处理错误?​

🎓 下一步​

动手实践​

🎬 总结​