消息推送之SSE

一、简介

市面上很多系统都有
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小铃铛
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以上三种的消息提醒。但大多分为2类，一类移动端，一类web端比，通常在服务端会有若干张消息推送表，用来记录用户触发不同事件所推送不同类型的消息，前端主动查询（拉）或者被动接收（推）用户所有未读的消息数。消息推送无非是推（push）和拉（pull）两种形式
然而较常见的几种方案设计分别为：

1.短轮询

轮询(polling)应该是实现消息推送方案中最简单的一种，这里我们暂且将轮询分为短轮询和长轮询。
短轮询很好理解，指定的时间间隔，由浏览器向服务器发出HTTP请求，服务器实时返回未读消息数据给客户端，浏览器再做渲染显示。
一个简单的JS定时器就可以搞定，每秒钟请求一次未读消息数接口，返回的数据展示即可。
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问题：效果还是可以的，短轮询实现固然简单，缺点也是显而易见，由于推送数据并不会频繁变更，无论后端此时是否有新的消息产生，客户端都会进行请求，势必会对服务端造成很大压力，浪费带宽和服务器资源。

2.长轮询

长轮询是对上边短轮询的一种改进版本，在尽可能减少对服务器资源浪费的同时，保证消息的相对实时性。长轮询在中间件中应用的很广泛，比如Nacos和apollo配置中心，消息队列kafka、RocketMQ中都有用到长轮询。
这次我使用apollo配置中心实现长轮询的方式，应用了一个类DeferredResult，它是在servelet3.0后经过Spring封装提供的一种异步请求机制，直意就是延迟结果。
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DeferredResult可以允许容器线程快速释放占用的资源，不阻塞请求线程，以此接受更多的请求提升系统的吞吐量，然后启动异步工作线程处理真正的业务逻辑，处理完成调用DeferredResult.setResult(200)提交响应结果。

下边我们用长轮询来实现消息推送。

因为一个ID可能会被多个长轮询请求监听，所以我采用了guava包提供的Multimap结构存放长轮询，一个key可以对应多个value。一旦监听到key发生变化，对应的所有长轮询都会响应。前端得到非请求超时的状态码，知晓数据变更，主动查询未读消息数接口，更新页面数据。

@Controller
@RequestMapping("/polling")
public class PollingController {// 存放监听某个Id的长轮询集合// 线程同步结构public static Multimap<String, DeferredResult<String>> watchRequests = Multimaps.synchronizedMultimap(HashMultimap.create());/*** 设置监听*/@GetMapping(path = "watch/{id}")@ResponseBodypublic DeferredResult<String> watch(@PathVariable String id) {// 延迟对象设置超时时间DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>(TIME_OUT);// 异步请求完成时移除 key，防止内存溢出deferredResult.onCompletion(() -> {watchRequests.remove(id, deferredResult);});// 注册长轮询请求watchRequests.put(id, deferredResult);return deferredResult;}/*** 变更数据*/@GetMapping(path = "publish/{id}")@ResponseBodypublic String publish(@PathVariable String id) {// 数据变更 取出监听ID的所有长轮询请求，并一一响应处理if (watchRequests.containsKey(id)) {Collection<DeferredResult<String>> deferredResults = watchRequests.get(id);for (DeferredResult<String> deferredResult : deferredResults) {deferredResult.setResult("我更新了" + new Date());}}return "success";}

当请求超过设置的超时时间，会抛出AsyncRequestTimeoutException异常，这里直接用@ControllerAdvice全局捕获统一返回即可，前端获取约定好的状态码后再次发起长轮询请求，如此往复调用。

@ControllerAdvice
public class AsyncRequestTimeoutHandler {@ResponseStatus(HttpStatus.NOT_MODIFIED)@ResponseBody@ExceptionHandler(AsyncRequestTimeoutException.class)public String asyncRequestTimeoutHandler(AsyncRequestTimeoutException e) {System.out.println("异步请求超时");return "304";}
}

我们来测试一下，首先页面发起长轮询请求/polling/watch/10086监听消息更变，请求被挂起，不变更数据直至超时，再次发起了长轮询请求；紧接着手动变更数据/polling/publish/10086，长轮询得到响应，前端处理业务逻辑完成后再次发起请求，如此循环往复。

长轮询相比于短轮询在性能上提升了很多，但依然会产生较多的请求，这是它的一点不完美的地方。

3.MQTT

什么是 MQTT协议？
MQTT 全称(Message Queue Telemetry Transport)：一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的轻量级通讯协议，通过订阅相应的主题来获取消息，是物联网（Internet of Thing）中的一个标准传输协议。
该协议将消息的发布者（publisher）与订阅者（subscriber）进行分离，因此可以在不可靠的网络环境中，为远程连接的设备提供可靠的消息服务，使用方式与传统的MQ有点类似。
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TCP协议位于传输层，MQTT 协议位于应用层，MQTT 协议构建于TCP/IP协议上，也就是说只要支持TCP/IP协议栈的地方，都可以使用MQTT协议。
为什么要用 MQTT协议？
MQTT协议为什么在物联网（IOT）中如此受偏爱？而不是其它协议，比如我们更为熟悉的 HTTP协议呢？
首先HTTP协议它是一种同步协议，客户端请求后需要等待服务器的响应。而在物联网（IOT）环境中，设备会很受制于环境的影响，比如带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定等，显然异步消息协议更为适合IOT应用程序。
HTTP是单向的，如果要获取消息客户端必须发起连接，而在物联网（IOT）应用程序中，设备或传感器往往都是客户端，这意味着它们无法被动地接收来自网络的命令。
通常需要将一条命令或者消息，发送到网络上的所有设备上。HTTP要实现这样的功能不但很困难，而且成本极高。
具体的MQTT协议介绍和实践，这里我就不再赘述了，大家可以参考我之前的两篇文章，里边写的也都很详细了。

MQTT协议的介绍
我也没想到 springboot + rabbitmq 做智能家居，会这么简单
MQTT实现消息推送
未读消息（小红点），前端 与 RabbitMQ 实时消息推送实践，贼简单~

4.Websocket

websocket应该是大家都比较熟悉的一种实现消息推送的方式，上边我们在讲SSE的时候也和websocket进行过比较。
WebSocket是一种在TCP连接上进行全双工通信的协议，建立客户端和服务器之间的通信渠道。浏览器和服务器仅需一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。
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springboot整合websocket，先引入websocket相关的工具包

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

服务端使用@ServerEndpoint注解标注当前类为一个websocket服务器，客户端可以通过ws://localhost:7777/webSocket/10086来连接到WebSocket服务器端。

@Component
@Slf4j
@ServerEndpoint("/websocket/{userId}")
public class WebSocketServer {//与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据private Session session;private static final CopyOnWriteArraySet<WebSocketServer> webSockets = new CopyOnWriteArraySet<>();// 用来存在线连接数private static final Map<String, Session> sessionPool = new HashMap<String, Session>();/*** 链接成功调用的方法*/@OnOpenpublic void onOpen(Session session, @PathParam(value = "userId") String userId) {try {this.session = session;webSockets.add(this);sessionPool.put(userId, session);log.info("websocket消息: 有新的连接，总数为:" + webSockets.size());} catch (Exception e) {}}/*** 收到客户端消息后调用的方法*/@OnMessagepublic void onMessage(String message) {log.info("websocket消息: 收到客户端消息:" + message);}/*** 此为单点消息*/public void sendOneMessage(String userId, String message) {Session session = sessionPool.get(userId);if (session != null && session.isOpen()) {try {log.info("websocket消: 单点消息:" + message);session.getAsyncRemote().sendText(message);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}
}

前端初始化打开WebSocket连接，并监听连接状态，接收服务端数据或向服务端发送数据。

<script>var ws = new WebSocket('ws://localhost:7777/webSocket/10086');// 获取连接状态console.log('ws连接状态：' + ws.readyState);//监听是否连接成功ws.onopen = function () {console.log('ws连接状态：' + ws.readyState);//连接成功则发送一个数据ws.send('test1');}// 接听服务器发回的信息并处理展示ws.onmessage = function (data) {console.log('接收到来自服务器的消息：');console.log(data);//完成通信后关闭WebSocket连接ws.close();}// 监听连接关闭事件ws.onclose = function () {// 监听整个过程中websocket的状态console.log('ws连接状态：' + ws.readyState);}// 监听并处理error事件ws.onerror = function (error) {console.log(error);}function sendMessage() {var content = $("#message").val();$.ajax({url: '/socket/publish?userId=10086&message=' + content,type: 'GET',data: { "id": "7777", "content": content },success: function (data) {console.log(data)}})}
</script>

页面初始化建立websocket连接，之后就可以进行双向通信了，效果还不错
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然而如果只需要实现上面简单的站内信的消息推送，我这边尝试的是SSE

5.站内信推荐型SSE

服务端向客户端推送消息，其实除了可以用WebSocket这种耳熟能详的机制外，还有一种服务器发送事件(Server-sent events)，简称SSE。
SSE它是基于HTTP协议的，我们知道一般意义上的HTTP协议是无法做到服务端主动向客户端推送消息的，但SSE是个例外，它变换了一种思路。

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SSE在服务器和客户端之间打开一个单向通道，服务端响应的不再是一次性的数据包而是text/event-stream类型的数据流信息，在有数据变更时从服务器流式传输到客户端。
整体的实现思路有点类似于在线视频播放，视频流会连续不断的推送到浏览器，你也可以理解成，客户端在完成一次用时很长（网络不畅）的下载。

具体实现：

Spring中有一个SseEmitter类。这个类就是一个长连接的文件流，它是由父类【ResponseBodyEmitter】继成而来，从SseEmitter中可以看到send()的方法借用了SseEventBuilder接口实现发送，SseEventBuilder中的data默认采用的是Json形式，当然，咱们也可以自己设置一种格式进行数据推送。然后就是SseEmitter的静态块，采用的是：
TEXT_PLAIN = new MediaType(“text”, “plain”, StandardCharsets.UTF_8);
这说明 SseEmitter 使用Text的方式进行通讯推送。

  • 编写一个客户端，模拟请求：
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>SseEmitter</title>
</head>
<body>
<button onclick="closeSse()">关闭连接</button>
<div id="message"></div>
</body>
<script>// 用时间戳模拟登录用户const userId = new Date().getTime();// 替换为你的tokenconst token = 'x5hVfCwzdaFkxQQrGlDVSR9jGHBNacKO';// 使用Fetch API来发送请求，并监听响应// const url = 'http://localhost:9101/sse/subscribe?id=1679048475536338945';// const url = '/application/api/webapp/message/info/sse?userId=1679048475536338945';const url = 'http://localhost:8080/sse?userId=1679048475536338945';if (!!window.EventSource) {// 创建一个EventSource对象const source = new EventSource(url);/*** 连接一旦建立，就会触发open事件* 另一种写法：source.onopen = function (event) {}*/source.addEventListener('open', function (e) {setMessageInnerHTML("建立连接。。。");}, false);/*** 客户端收到服务器发来的数据* 另一种写法：source.onmessage = function (event) {}*/source.addEventListener('message', function (e) {setMessageInnerHTML(e.data);});//主动断开链接// source.close()/*** 如果发生通信错误（比如连接中断），就会触发error事件* 或者：* 另一种写法：source.onerror = function (event) {}*/source.addEventListener('error', function (e) {if (e.readyState === EventSource.CLOSED) {setMessageInnerHTML("连接关闭");} else {console.log(e);}}, false);} else {setMessageInnerHTML("你的浏览器不支持SSE");}// 监听窗口关闭事件，主动去关闭sse连接，如果服务端设置永不过期，浏览器关闭后手动清理服务端数据window.onbeforeunload = function () {closeSse();};// 关闭Sse连接function closeSse() {source.close();const httpRequest = new XMLHttpRequest();httpRequest.open('GET', 'http://localhost:8080/sse/CloseSseConnect/?clientId=e410d4c1d71c469b8d719de5d39783b7', true);httpRequest.send();console.log("close");}// 将消息显示在网页上function setMessageInnerHTML(innerHTML) {document.getElementById('message').innerHTML += innerHTML + '<br/>';}/** 如果前端采用vue 等框架，需要传递token则可以使用如下代码* 1.引入EventSourcePolyfill包 ：npm install event-source-polyfill --save* 2.引入包 import { EventSourcePolyfill } from "event-source-polyfill";* 3.官方文档：https://www.npmjs.com/package/event-source-polyfill*/// const eventSource = new EventSourcePolyfill('/application/api/webapp/message/info/sse?userId=1679048475536338945', {//     headers: {//         'token': tool.data.get('TOKEN'),//         'Content-Type': 'text/event-stream',//         'charset': 'UTF-8',//         'Cache-Control':' no-cache',//         'Connection': 'keep-alive'//     }// })//// eventSource.addEventListener('open', () => {//     console.log('连接成功')// });//// eventSource.addEventListener('message', (event) => {//     console.log('消息:', event.data)// })//// eventSource.addEventListener('error', (event) => {//     if (event.readyState === EventSource.CLOSED) {//         console.error('关闭')//     } else {//         console.error('连接错误', event)//     }// })</script>
</html>
  • 编写服务端
package com.example.messagedemo.demo;import cn.hutool.core.util.IdUtil;
import cn.hutool.core.util.RandomUtil;
import com.example.messagedemo.demos.web.User;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.CrossOrigin;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ResponseBodyEmitter;
import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.SseEmitter;import javax.annotation.PostConstruct;
import java.io.IOException;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** sse推送消息* @author jiangjian*/
@Slf4j
@RestController
public class DevSseMessageController {Map<String, SseEmitter> emitterMap = new ConcurrentHashMap<>();/*** 建立连接*/@GetMapping(value = "/sse", produces = MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE)@CrossOrigin(value = "*")public ResponseBodyEmitter sseServer(@RequestParam String userId) throws IOException {SseEmitter emitter = null;if ((emitter = emitterMap.get(userId)) != null){emitter.send("重连");return emitter;}// 判断其他服务器有没有对应的连接，有的话，就算了。直接返回。或者直接转发。可以通过直接调用或者通过mq推送之类的emitter = new SseEmitter(300000L);// 当连接超时时触发emitter.onTimeout(()->{emitterMap.remove(userId);log.info("timeout");});// 在连接完成时候触发，可在连接完成时执行一些清理工作emitter.onCompletion(()->{emitterMap.remove(userId);log.info("completion");});// 在客户端断开连接的时候会触发error回调，当连接异常时触发emitter.onError(e->{emitterMap.remove(userId);log.error("error",e);});log.info("create for {}",userId);emitterMap.put(userId, emitter);return emitter;}/*** 推送消息，只需要通过emitter发送即可*/@GetMapping("/send")public ResponseEntity<String> sendMessage(@RequestParam String message) {send(message);return ResponseEntity.ok("ok");}/*** 定期清理不活跃客户端* 容器一加载久会定期清理不活跃的连接，避免内存溢出*/@PostConstructprivate void scheduleCleanup() {new ScheduledThreadPoolExecutor(1).scheduleAtFixedRate(()->{emitterMap.values().removeIf(emitter -> {try{// ping(emitter);ping2(emitter);return false;}catch (IOException e){log.warn("清理一个不活跃的客户端");return true;}});}, 0, 10, TimeUnit.SECONDS);}//定期查询private void ping(SseEmitter emitter) throws IOException {Set<ResponseBodyEmitter.DataWithMediaType> dataWithMediaTypes = SseEmitter.event().id(UUID.randomUUID().toString()).name("ping")//.data("ping").data("哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈哈哈哈").comment("comment").build();emitter.send(dataWithMediaTypes);}private void ping2(SseEmitter emitter) throws IOException {User user = new User();user.setAge(RandomUtil.randomInt(100));user.setName("张三");// emitter.send(SseEmitter.event().id(UUID.randomUUID().toString()).data("哈哈哈哈哈："+ UUID.randomUUID()));emitter.send(user);}/*** 推送消息* @param message*/private void send(String message){emitterMap.values().forEach(emitter -> {try {// doSend(emitter,message);doSend2(emitter,message);} catch (IOException e) {log.warn("客户端断开连接了");}});}/*** 推送消息* @param emitter* @param message* @throws IOException*/private void doSend(SseEmitter emitter,String message) throws IOException {Set<ResponseBodyEmitter.DataWithMediaType> dataWithMediaTypes = SseEmitter.event().id(UUID.randomUUID().toString()).name("message").data(message).build();emitter.send(dataWithMediaTypes);}private void doSend2(SseEmitter emitter,String message) throws IOException {String s = "e410d4c1d71c469b8d719de5d39783b7";emitter.send(SseEmitter.event().id(UUID.randomUUID().toString()).data(message));}
}

如果不使用SseEmitter类，咱们还可以扩展他，自定义一个类去继承SseEmitter类，同时链接接口，的返回类和链接容器都应该使用自定义类 类似于如下
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  • 问题以及注意事项
  1. 如果业务服务是集群部署，轮询路由访问服务，避免内存消耗，重复缓存链接。
    优化：Map<String, SseEmitter> emitterMap = new ConcurrentHashMap<>();
    改为：Redis 方式。共享链接数据
  2. 服务环境采用Nginx进行反向代理，请求时一直peding：需要新增代理
    location /connects/ {
    proxy_buffering off; #关闭代理缓冲的
    proxy_cache off;
    proxy_read_timeout 18000s; #设置读取时间
    proxy_send_timeout 18000s; #设置写入时间
    proxy_http_version 1.1; # 设置http版本
    proxy_pass http://xxxx-gateway-app:31001/; #路由地址
    }
    其中：
    Nginx做反向代理时需要将proxy_buffering关闭
    proxy_buffering off
    如果经过了多重Nginx代理，还需要加上
    加上响应头部x-accel-buffering，这样nginx就不会给后端响应数据加buffer
    x-accel-buffering: no

推送最直接的方式就是使用第三推送平台，毕竟钱能解决的需求都不是问题 ，无需复杂的开发运维，直接可以使用，省时、省力、省心，像goEasy、极光推送都是很不错的三方服务商。
一般大型公司都有自研的消息推送平台，像我们本次实现的web站内信只是平台上的一个触点而已，短信、邮件、微信公 众号、小程序凡是可以触达到用户的渠道都可以接入进来。
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