Long-Polling vs WebSockets，如何选择？

Long-Polling（长轮询）和 WebSockets 是客户端和服务器之间实时通信的两种常见方法，这篇文章，我们将探讨这两种技术的区别、各自的架构、优点、缺点以及适用的使用场景。

一、什么是实时通信？

实时通信指的是服务器能够在信息可用时立即推送给客户端，而无需客户端显式请求。

这与传统的 HTTP请求-响应模型形成对比，在传统模型中，客户端必须始终发起通信，而长轮询和 WebSockets可以克服这种限制。

客户端和服务器之间的实时通信对于聊天应用程序、体育赛事直播、股票行情、在线游戏和协作工具等应用程序至关重要。

二、长轮询

长轮询是指客户端向服务器发送 HTTP请求，服务器保持该请求直到有新数据可用，一旦服务器有新数据，它会响应客户端，客户端立即发送新请求。这样就创建了一个持续的连接以实现实时更新。

1.工作原理

• 客户端向服务器发送请求。
• 服务器不会立即响应，而是保持请求并等待数据可用。
• 当数据可用时（或在超时后），服务器响应请求。
• 客户端立即发送另一个请求，重新开始该过程。

2.优点

• 简单性：易于使用标准HTTP基础设施实现。
• 兼容性：无需额外配置即可与现有防火墙和代理服务器配合工作。
• 备选方案：可以作为不支持 WebSockets的环境中的备选方案。

3.缺点

• 延迟：由于需要建立新的 HTTP连接，延迟较高。
• 开销：频繁的 HTTP请求和响应带来较高的开销。
• 可扩展性：由于大量打开的 HTTP连接和服务器资源消耗，难以扩展。

4.何时使用长轮询？

• 当你需要支持不支持 WebSockets的旧浏览器或环境时。
• 对于更新不频繁，近实时足够的应用程序。
• 使用不支持 WebSockets的现有基础设施时。
• 对于简单应用程序，不需要 WebSockets的复杂性。

5.示例

如下示例代码，用 Java模拟了一个长轮询的方式，当服务器接收到客户端的请求时，服务器会将请求写入

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

@RestController
public class LongPollingController {
    // 用于存储消息的队列
    private final BlockingQueue<String> messageQueue = new LinkedBlockingQueue<>();

    // 模拟一个接收消息的端点
    @GetMapping("/receive")
    public String receive() throws InterruptedException {
        // 如果队列为空，等待新的消息
        return messageQueue.take();
    }

    // 模拟一个发送消息的端点
    @GetMapping("/send")
    public String send(String message) {
        messageQueue.offer(message);
        return "Message sent!";
    }
}

三、WebSockets

WebSockets提供了一个全双工通信通道，通过单一的、长时间存在的连接进行通信，一旦建立WebSocket连接，服务器和客户端可以独立和异步地发送消息，使其适用于实时、低延迟的应用程序。

1.工作原理

• 客户端通过称为 WebSocket握手的过程发起 WebSocket连接。
• 一旦握手成功，连接从 HTTP升级为 WebSocket。
• 客户端和服务器可以随时互相发送消息。
• 连接保持打开状态，直到任一方决定关闭它。

2.优点

• 真正的实时：允许真正的实时通信，延迟极低。
• 全双工通信：客户端和服务器可以独立发送消息。
• 高效：初始握手后，每条消息的开销非常低。
• 减少服务器负载：服务器不需要为同一客户端处理和维护多个连接。

3.缺点

• 潜在的支持缺乏：某些旧浏览器不支持（尽管这问题越来越小）。
• 代理和防火墙：某些代理和防火墙可能无法正确处理 WebSocket连接。
• 有状态：服务器需要维护每个连接的状态，对于大量并发连接可能会占用大量内存。
• 复杂性：实现 WebSockets可能比传统 HTTP请求更复杂。

4.何时使用WebSockets

• 对于需要真正实时更新的应用程序（如体育赛事直播、实时协作工具）。
• 当需要客户端和服务器之间的双向通信时。
• 对于频繁更新的应用程序，最小化延迟至关重要。
• 当应用程序有许多并发用户时，带宽和服务器资源的效率优先。

三、两者对比

长轮询和 WebSockets在现代 Web开发中各有其地位。长轮询通过使用标准HTTP请求模拟实时通信，是较简单应用程序或需要支持旧基础设施的理想选择。

另一方面，WebSockets提供真正的实时双向通信，使其成为需要频繁、低延迟更新的应用程序的理想选择。

在设计系统时，请考虑更新频率、并发用户数量、浏览器支持要求以及实现复杂度等因素。

在某些情况下，你甚至可以考虑同时实现两者，在支持的情况下使用WebSockets，并在需要更广泛兼容性时回退到长轮询。

以下是长轮询（Long-polling）与 WebSockets的详细对比表格：

通过这个表格，可以更直观地了解长轮询和 WebSockets的优缺点及其适用场景，从而更好地选择适合实际需求的实时通信技术。

总结

长轮询（Long-polling）和 WebSockets是实现实时通信的两种主要技术：

• 长轮询使用标准HTTP协议，简单易实现，但延迟较高、服务器负载较大。
• WebSockets提供全双工、低延迟的通信，但实现复杂，需特殊配置以支持某些代理和防火墙。
• 长轮询适用于更新频率较低、延迟要求不高的应用，而WebSockets适用于需要实时更新、低延迟和高并发的应用。

长轮询（Long-polling）和 WebSockets该如何选择，需要根据具体需求和环境进行权衡。