comet学习(一)异步Servlet 与Comet 风格应用程序

简介： 自 JSR 315 规范（即Servlet 3.0）的草案公开发布以来，最新一代Servlet 规范的各种新特性被越来越多的
开发人员所关注。规范中提到的一系列高级目标：如可插拔的Web 框架、便捷开发特性、增强安全性支持等都令人期
待。但其中关注程度最高的，毫无疑问是异步Servlet。本文将详细介绍Comet 风格应用的实现方式，以及Servlet
3.0 中的异步处理特性在Comet 风格程序中的实际应用。

 

概述
作为 Java EE 6 体系中重要成员的JSR 315 规范，将Servlet API 最新的版本从2.5 提升到了3.0，这是近10 年来
Servlet 版本号最大的一次升级，此次升级中引入了若干项令开发人员兴奋的特性，如：
   1. 可插拔的Web 架构（Web framework pluggability）。
   2. 通过Annotations 代替传统web.xml 配置文件的EOD 易于开发特性（ease of development）。
   3. Serlvet 异步处理支持。
   4. 安全性提升，如Http Only Cookies、login/logout 机制。
   5. 其它改进，如文件上传的直接支持等。
    其中，在开源社区中讨论得最多的就是Servlet 异步处理的支持，所谓Servlet 异步处理，包括了非阻塞的输入/输
出、异步事件通知、延迟request 处理以及延迟response 输出等几种特性。这些特性大多并非JSR 315 规范首次提
出，譬如非阻塞输入/输出，在Tomcat 6.0 中就提供了Advanced NIO 技术以便一个Servlet 线程能处理多个Http
Request，Jetty、GlassFish 也曾经有过类似的支持。但是使用这些Web 容器提供的高级特性时，因为现有的
Servlet API 没有对这类应用的支持，所以都必须引入一些Web 容器专有的类、接口或者Annotations，导致使用了这
部分高级特性，就必须与特定的容器耦合在一起，这对很多项目来说都是无法接受的。因此JSR 315 将这些特性写入
规范，提供统一的API 支持后，这类异步处理特性才真正具备广泛意义上的实用性，只要支持Servlet 3.0 的 Web 容
器，就可以不加修改的运行这些Web 程序。

 

 JSR 315 中的Servlet 异步处理系列特性在很多场合都有用武之地，但人们最先看到的，是它们在“服务端推”
（Server-Side Push）方式—— 也称为Comet 方式的交互模型中的价值。在JCP（Java Community Process）网
站上提出的JSR 315 规范目标列表，关于异步处理这个章节的标题就直接定为了“Async and Comet support”（异步
与Comet 支持）。

 

“Comet 技术”、“服务端推技术（Server-Side Push）”、“反向Ajax 技术”这几个名称说的是同一件事情，可能
您已经听说过其中的一项或者几项。但没听说过也没有关系，一句话就足以表达它们全部的意思：“在没有客户端请
求的情况下，服务端向客户端发送数据”。
这句话听起来很简单很好理解，但是任何一个长期从事B/S 应用程序开发的程序都清楚，这实现起来并不简单，甚至
很长一段时间内，人们认为这是并不可能的。因为这种做法完全不符合传统基于HTTP 协议的交互思想：只有基于
Socket 层次的应用才能做到Server 和Client 端双方对等通讯，而基于HTTP 的应用中，Server 只是对来自Client
的请求进行回应，不关心客户端的状态，不主动向客户端请求信息，因此Http 协议被称为无状态、单向性协议，这种
交互方式称为Request-Response 交互模型。
无状态、单向的经典Request-Response 交互模型有很多优点，譬如高效率、高可伸缩等。对于被动响应用户请求为
主的应用，像CMS、MIS、ERP 等非常适合，但是对于另外一些需要服务端主动发送的需求，像聊天室（用户不发言
的时候也需要把其它用户的发言传送回来）、日志系统（客户端没有请求，当服务端有日志输出时主动发送到客户
端）则处理起来很困难，或者说这类应用根本不适合使用经典的Request-Response 交互模型来处理。当“不适合”
与“有需求”同时存在时，人们就开始不断寻找突破这种限制的方法。

 

Comet 实现的方法
1.简单轮询
最早期的Web 应用中，主要通过JavaScript 或者Meta HTML 标签等手段，定时刷新页面来检测服务端的
变化。显然定时刷新页面服务端仍然在被动响应客户端的请求，只不过客户端的请求是连续、频繁的，让用户
看起来产生有服务端自动将信息发过来的错觉。这种方式简单易行，但缺陷也非常明显：可能大部分请求都是
无意义的，因为服务端期待的事件没有发生，实际上并没有需要发送的信息，而不得不重复的回应着页面上所
有内容给浏览器；另外就是当服务端发生变化时，并不能“实时”的返回，刷新的间隔太短，产生很大的性能
浪费，间隔太长，事件通知又可能晚于用户期望的时间到达。
当绝大部分浏览器提供了XHR（XmlHttpRequest）对象支持后，Ajax 技术出现并迅速流行，这一阶段做的轮
询就不必每次都返回都返回整个页面中所有的内容，如果服务端没有事件产生，只需要返回极少量内容的
http 报文体。Ajax 可以节省轮询传输中大量的带宽浪费，但它无法减少请求的次数，因此Ajax 实现的简单轮
询仍然有轮询的局限性，对其缺陷只能一定程度缓解，而无法达到质变。

2.长轮询（混合轮询）
长轮询与简单轮询的最大区别就是连接时间的长短：简单轮询时当页面输出完连接就关闭了，而长轮询一般会
保持30 秒乃至更长时间，当服务器上期待的事件发生，将会立刻输出事件通知到客户端，接着关闭连接，同
时建立下一个连接开始一次新的长轮询。
长轮询的实现方式优势在于当服务端期待事件发生，数据便立即返回到客户端，期间没有数据返回，再较长的
等待时间内也没有新的请求发生，这样可以让发送的请求减少很多，而事件通知的灵敏度却大幅提高到几乎是
“实时”的程度。

3.Comet 流（Forever Frame）
Comet 流是按照长轮询的实现思路进一步发展的产物。令长轮询将事件通知发送回客户端后不再关闭连接，
而是一直保持直到超时事件发生才重新建立新的连接，这种变体我们就称为Comet 流。客户端可以使用
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XmlHttpRequest 对象中的readyState 属性来判断是Receiving 还是Loaded。Comet 流理论上可以使用一
个链接来处理若干次服务端事件通知，更进一步节省了发送到服务端的请求次数。
无论是长轮询还是Comet 流，在服务端和客户端都需要维持一个比较长时间的连接状态，这一点在客户端不算什么太
大的负担，但是服务端是要同时对多个客户端服务的，按照经典Request-Response 交互模型，每一个请求都占用一
个Web 线程不释放的话，Web 容器的线程则会很快消耗殆尽，而这些线程大部分时间处于空闲等待的状态。这也就
是为什么Comet 风格服务非常期待异步处理的原因，希望Web 线程不需要同步的、一对一的处理客户端请求，能做
到一个Web 线程处理多个客户端请求。

实战Servlet 异步处理
当前已经有不少支持Servlet API 3.0 的 Web 容器，如GlassFish v3、Tomcat 7.0、Jetty 8.0 等，在本文撰写时，
Tomcat 7 和Jetty 8 都仍然处于测试阶段，虽然支持Servlet 3.0，但是提供的样例代码仍然是与容器耦合的NIO 实
现，GlassFish v3 提供的样例（玻璃鱼聊天室）则是完全标准的Servlet 3.0 实现，如果读者需要做找参考样例，不妨
优先查看GlassFish 的example 目录。本文后一部分会提供另外一个更具备实用性的例子“Web 日志系统”作为
Servlet API 3.0 的实战演示进行讲解。