Server-sent events实时获取服务端数据技术详解

时间:2023-03-20 qinghuanI 人气:0

正文

实时获取服务端的数据，大家第一时间想到的是轮询和 WebSocket 两种方案，其实还有一种新方案 Server-sent events 下文简称（SSE）。SSE 中的数据只能由服务端推向客户端

SSE 是基于 http 协议的服务器推送技术，数据只能从服务端到客户端。服务端把序列化后的数据发送给客户端，整个过程持续不断直至连接关闭

WebSocket vs 轮询 vs SSE

下面是 WebSocket、轮询和 SSE 的功能对比

SSE 和轮询使用 HTTP 协议，现有的服务器软件都支持。WebSocket 是一个独立协议
SSE 属于轻量级的 WebSocket，使用简单；WebSocket 使用相对复杂，轮询使用简单
SSE 默认支持断线重连，WebSocket 需要自己实现断线重连
SSE 一般只用来传送文本，二进制数据需要编码后传送，WebSocket 默认支持传送二进制数据
SSE 支持自定义发送的消息类型
WebSocket 支持双向推送消息，SSE 是单向的
轮询性能开销大、轮询时间久导致客户端及时更新数据

使用场景

基于服务端单向的向客户端推送信息的特性，SSE 使用场景主要有

Sass 平台的消息通知
信息流网站实时更新数据

使用方式

下面讲解如何在客户端使用 SSE

创建一个 EventSource 实例，向服务器发起连接

const evtSource = new EventSource();

自定义事件

对于自定义事件，服务端和客户端一定要保持事件名一致。服务端通过自定义事件发送数据，就会触发自定义事件。SSE 默认支持 message 事件，下面以 message 事件为例

evtSource.addEventListener("message", (event) => {
  let payload;
  try {
    payload = JSON.parse(event.data); // <--- event.data 需要反序列化
    console.log("receiving data...", payload);
  } catch (error) {
    console.error("failed to parse payload from server", error);
  }
});

自定义事件的回调函数接收 event 对象，event.data 存着服务端发给客户端的数据但是需要反序列化

可以通过 Chrome Devtool 工具查看 eventsource 通信情况，如图所示

1 - 自定义事件名，服务端和客户端需要保持一致
2 - EventStream Tab，数据都在这里
3 - 服务端推送给客户端的数据

错误处理

如果连接发生错误，就会触发 error 事件

evtSource.addEventListener("error", (err) => {
  console.error("EventSource failed:", err);
});

关闭连接

SSE 提供 close 方法，用来关闭 SSE 连接

evtSource.close();

浏览器兼容性

通过 caniuse 查看 SSE 浏览器兼容性，如图所示

除了 IE 浏览器不支持，其它现代浏览器都支持，所以放心大胆在项目中使用 SSE

简单封装

在平常的工作中，每次写 SSE 的事件监听和错误处理会很麻烦。多个业务场景需要使用 SSE 时，就需要对 SSE 进行封装。接下来我们尝试封装一个简单的 SSE SDK，方便在项目中使用

当我们决定写 SSE 的 SDK 时，首先想到使用面向对象（OOP）进行封装。根据 SSE 的特性，那么库需要实现 subscribe 和 unsubscribe 两个方法。通过确定 SSE 库使用方式，根据使用方式确定 SDK 的实现。我们可以在代码中这样使用，如下所示

// SSESdk 实例化
const SSE = new SSESdk(url, options);
// 订阅来自服务端的消息
SSE.subscribe("message", (data) => {
  console.log("receive message from server", data);
});
// 取消订阅
SSE.unsuscribe();

我们要封装的库对外仅仅提供 subscribe 和 unsubscribe 两个 Api，非常方便开发人员使用。 subscribe 用来订阅来自服务端的消息， unsubscribe 用来取消订阅，关闭 SSE 连接，通过使用形式可以看出，使用 ES6 中的类语法。接下来我们先确定 SSE SDK 的大体结构

class SSEClient {
  constructor() {}
  subscribe(type, handler) {}
  unsunscribe() {}
}

在 SSEClient 类中有三个方法需要实现，通过 constructor 接受可配置的参数，比如 SSE 建立连接失败后的重试次数和重试时间。 subscribe 接收一个与后端保持一致的事件名和一个回调函数。unsunscribe 不需要传递任何参数，调用 unsunscribe 方法关闭 SSE 连接

// SSE-client.js
class SSEClient {
  constructor(url) {
    this.url = url;
    this.es = null;
  }
  subscribe(type, handler) {
    this.es = new EventSource(url);
    this.es.addEventListener("open", () => {
      console.log("server sent event connect created");
    });
    this.es.addEventListener(type, (event) => {
      let payload;
      try {
        payload = JSON.parse(event.data);
        console.log("receiving data...", payload);
      } catch (error) {
        console.error("failed to parse payload from server", error);
      }
      if (typeof handler === "function") {
        handler(payload);
      }
    });
    this.es.addEventListener("error", () => {
      console.error("EventSource connection failed for subscribe.Retry");
    });
  }
  unsunscribe() {
    if (this.es) {
      this.es.close();
    }
  }
}

就这样实现了一个简单的 SSE SDK。首先根据 url 参数创建一个 SSEClient 实例，当调用 subscribe 方法时，才会根据传入的 url 建立 SSE 连接，然后监听对应的事件，一旦连接建立成功，后端向客户端发送数据，就可以从 handler 方法中拿到数据

这个库仅仅实现了非常基本的功能，代码封装上存在很多问题。比如 es 的事件全部杂糅在 subscribe 方法中、缺少 SSE 连接建立失败的重试等等功能。接下来我们对刚刚实现的 SSEClient SDK 进行优化

const defaultOptions = {
  retry: 5,
  interval: 3 * 1000,
};
class SSEClient {
  constructor(url, options = defaultOptions) {
    this.url = url;
    this.es = null;
    this.options = options;
    this.retry = options.retry;
    this.timer = null;
  }
  _onOpen() {
    console.log("server sent event connect created");
  }
  _onMessage(handler) {
    return (event) => {
      this.retry = options.retry;
      let payload;
      try {
        payload = JSON.parse(event.data);
        console.log("receiving data...", payload);
      } catch (error) {
        console.error("failed to parse payload from server", error);
      }
      if (typeof handler === "function") {
        handler(payload);
      }
    };
  }
  _onError(type, handler) {
    return () => {
      console.error("EventSource connection failed for subscribe.Retry");
      if (this.es) {
        this._removeAllEvent(type, handler);
        this.unsunscribe();
      }
      if (this.retry > 0) {
        this.timer = setTimeout(() => {
          this.subscribe(type, handler);
        }, this.options.interval);
      } else {
        this.retry--;
      }
    };
  }
  _removeAllEvent(type, handler) {
    this.es.removeEventListener("open", this._onOpen);
    this.es.removeEventListener(type, this._onMessage(handler));
    this.es.removeEventListener("error", this._onError(type, handler));
  }
  subscribe(type, handler) {
    this.es = new EventSource(url);
    this.es.addEventListener("open", this._onOpen);
    this.es.addEventListener(type, this._onMessage(handler));
    this.es.addEventListener("error", this._onError(type, handler));
  }
  unsunscribe() {
    if (this.es) {
      this.es.close();
      this.es = null;
    }
    if (this.timer) {
      clearTimeout(this.timer);
    }
  }
}

我们将 SSEClient 中的三个事件方法分别提取为三个私有方法，_onOpen 方法在 event 触发 open 时调用，向控制台输出链接已经创建。 _onMessage 方法在后端向前端发送数据时触发，负责解析数据，并调用 handler 方法。_onError 方法在 SSE 发生错误时触发，会在控制台输出错误的提示，根据开发者传入的重试次数，先关闭上一次的 SSE 链接，取消所有的事件监听，关闭定时器，再开启递归调用 subscribe 方法进行重连，一旦重连成功，重试次数恢复为设定的重试次数，如果超过重试次数依旧没有连接成功，那么 SSE 会彻底终止。需要开发人员排查具体原因

一个可以用在项目上的简单 SSE SDK 封装完

第三方库

SSE 虽然很好，但是也有它先天不足，主要问题是不能通过 headers 传递 Authorization token。虽然可以把 token 放在 url 上解决不能传 token 的问题，但是又会引发 token 安全隐患。所以社区里有使用 xhr 和 fetch 模拟原生 Server-sent events 的功能，解决不能通过 headers 传递 Authorization token 的问题。主要有两个第三方库，分别是 eventsource 和 event-source-polyfill，下面笔者详细讲述这两个库的使用

eventsource

此库是 EventSource 客户端的纯 JavaScript 实现。使用方式很简单。在项目中安装依赖

yarn add eventsource
# Or npm install eventsource

然后从 eventsource 中导出 EventSource 类，然后实例化得到 es 实例

import EventSource from "eventsource";
const eventSourceInitDict = { headers: { authorization: "Bearer token" } };
const es = new EventSource(url, eventSourceInitDict);
es.addEventListener("message", (event) =&gt; {
  console.log("receiving data from server:", JSON.parse(event.data));
});

eventsource 的实现用到了一些 node 标准库。分别是 https 和 http。笔者将 eventsource 的部分源码列在下面。

// eventsource.js 源码如下
const https = require("https");
const http = require("http");

然而，浏览器环境并不支持 https 和 http 标准库。所以当我们在浏览器环境中使用 eventsource 时，需要做一些额外的工作。下面以 webpack5 为例子讲解解决办法

需要在 webpack 配置文件中添加 node-polyfill-webpack-plugin 插件

yarn add node-polyfill-webpack-plugin -D

然后在 webpack 配置文件使用该插件

// 项目中的 webpack 配置文件，比如 webpack.config.js
const NodePolyfillPlugin = require("node-polyfill-webpack-plugin");
module.exports = {
  // Other rules...
  plugins: [new NodePolyfillPlugin()],
};

或者在 webpack 的 callback 中对使用的库进行单独的配置

module.exports = {
  // other configuration ...
  resolve: {
    fallback: {
      https: false,
      http: false,
    },
  },
};

做完上面的步骤后，eventsource 可以在浏览器中正常运行

如果不想改动 webpack 的配置，那么可以试试 event-source-polyfill 这个库

event-source-polyfill

event-source-polyfill 的使用非常简单，使用 EventSourcePolyfill 替换原生的 EventSource

import { EventSourcePolyfill } from "event-source-polyfill";
var es = new EventSourcePolyfill(url, {
  headers: {
    authorization: "Bearer token",
  },
});
es.addEventListener("message", (event) => {
  console.log("receiving data from server:", JSON.parse(event.data));
});

不足之处

eventsource 和 event-source-polyfill 只是在一定的程度上解决了 Authorization token 的问题，但它们也存在问题。这两个库提供的 close 方法只能关闭处于 pending 状态的 SSE 连接，因为 fetch 一旦从 pending 变为 resolved 或 reject, 其结果无法改变。当频繁的断开 SSE 连接和建立新 SSE 连接时，旧的 SSE 连接实际上并没有关闭，系统里会存在多个 SSE 连接，这样会带来很大的性能开销

FAQ

SSE 不能向服务端发送数据？

可以将数据放入 url 中，断开当前的 SSE 连接，根据新 url 重新建立 SSE 连接

总结

本篇文章讲述一种服务端向客户端推送信息的技术、它比 WebSocket 更简单更轻量化，比轮询性能好。简单介绍 Server-sent events 的技术原理和使用场景，并进行简单的封装，方便日常在项目中使用。推荐使用 eventsource 和 event-source-polyfill 第三方库解决不能通过 headers 传递 Authorization token 的问题。

参考链接 Server-sent events

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