淺析Comet技術在Java Web實時系統開發中的應用

摘要:Comet技術通過實現服務器推(server push)來解決AJAX需要定時頻繁發送請求的問題，從而給Web實時系統帶來了全新的交互性。本文分析了Comet技術的兩種實現方式:長輪詢方式(long-polling)和流方式(streaming)，并通過一個服務器推送隨即數的實例，展示了使用Comet技術開發Java Web實時系統的開發方法和步驟。

關鍵詞:Comet;AJAX;服務器推送;Web實時系統

HTTP協議是互聯網上大量信息交換的基礎，其特點是，它是基于請求—響應模式的無狀態的單向協議，即必須由客戶端發起一個請求建立連接，服務器接收請求，把數據返回給客戶端，然后釋放連接。下一次，再由客戶端發起另一次請求，重復上述過程。服務器始終處于“被動”地位。

HTTP協議這一特點，既成就了它的成功，也導致了它的局限性。服務器處理請求的經典模式是一個線程處理一個連接，結束之后，關閉該連接，釋放線程以服務于其他請求。只要響應速度足夠快，那么我們可以以相對較少的服務器為數量龐大的用戶提供服務。這非常適合于傳統的Web應用，比如:搜索引擎、內容管理系統和電子商務網站等。然而，這種方式并不能滿足有實時性要求的應用的需求，很多應用都需要服務器能實時地將更新的信息傳送到客戶端，而無須客戶端發出請求。例如，新聞標題、證券報價和拍賣行情等。

在Web的早期，人們通過在HTML頭部加入META元信息來實現HTML自動刷新。該標記指示瀏覽器每隔一定的時間間隔刷新一次頁面。這不僅帶來糟糕的用戶體驗，而且是一種低效的做事方式。因為如果沒有新的數據，該頁面就沒必要刷新;如果頁面只存在小范圍內的變化，該頁面就沒有必要全部刷新。

AJAX(Asynchronous JavaScript and XML，異步JavaScript和XML)的出現改變了上述情況。Ajax的工作原理相當于在客戶和服務器之間加了—個中間層，使客戶請求與服務器響應異步化。并不是所有的請求都提交給服務器，像—些數據驗證和數據處理等都交給AJAX引擎自己來做，只有確定需要從服務器讀取新數據時再由AJAX引擎代為向服務器提交請求。使用Ajax的最大優點就是能在不刷新整個頁面的前提下維護數據，使得Web應用程序更為迅捷地響應用戶交互，并避免了在網絡上發送那些沒有改變的信息。然而，AJAX仍然受限于Web請求/響應模式的弱點，使得服務器不能推送實時動態的Web數據。

1 Comet技術實現方式[1]

Comet技術被稱為反AJAX(Reverse AJAX)技術，它通過實現服務器推(server push)來解決AJAX需要定時頻繁發送請求的問題。通過Comet，客戶端所需要的響應信息不再需要主動地去索取，而是在服務器端以事件(Event)的形式推至客戶端。

Comet技術的實現方式有兩種:長輪詢方式(long-polling)和流方式(streaming)。

長輪詢:HTTP的連接保持，服務器端會阻塞請求，直到服務器端有一個事件觸發或者到達超時?？蛻舳嗽谑盏巾憫笤俅伟l出請求，重新建立連接。通過這種方式，服務器可以在數據可用的任何時候將數據“推”到客戶端。因為這種方案基于AJAX，請求異步發出，無須安裝插件，IE、Mozilla FireFox都支持。

流方式:在流方式中，服務器推數據返回客戶端，但不關閉連接，連接始終保持，直到超時，超時后通知客戶端重新建立連接，并關閉原來的連接。

在長輪詢方式下，客戶端是在XMLHttpRequest的readystate為4(即數據傳輸結束)時調用回調函數，進行信息處理。當readystate為4時，數據傳輸結束，連接已經關閉。Mozilla Firefox提供了對流方式的支持，即readystate為3時(數據仍在傳輸中)，客戶端可以讀取數據，從而無須關閉連接，就能讀取處理服務器端返回的信息。IE在readystate為3時，不能讀取服務器返回的數據，目前IE不支持流方式。

不管是長輪詢還是流，請求都需要在服務器上存在一段較長時間，因此Comet被稱為“基于HTTP長連接的服務器推技術”。這打破了每個請求一個線程的模型。這個模型顯然對Comet不適用。Java對此提出了非阻塞IO(non-blocking IO)解決方案，Java通過它的NIO庫提供非阻塞IO處理Comet。

傳統的阻塞式IO，每個連接必須要開一個線程來處理，您始終從一個線程中讀取流直到整個流完成，然后關閉連接。因此阻塞式IO對大量并發的短生命周期連接不會造成問題。而非阻塞IO處理連接是異步的。當某個連接發送請求到服務器，服務器把這個連接請求當作一個請求“事件”，并把這個“事件”分配給相應的函數處理。我們把這個處理函數放到線程中去執行，執行完就把線程歸還。這樣一個線程就可以異步地處理多個事件。

為了獲得事件通知，我們需要一個機制，它只在需要讀時才讀，需要寫時才寫，但又保持連接打開以迅速響應發生的事件。為了方便這個過程，就要用到NIO，它已是1.4版本以后的Java語言的一部分。

2 使用Java開發Comet風格的Web應用

支持Comet的Java Web開源服務器有Tomcat 6.0.14和Jetty 6.1.14，它們的實現方法各不相同。下面我們以Tomcat為例來說明開發Comet風格的Web應用的步驟[2]。

本例以流方式實現了一個Comet應用。服務器每隔一定的時間間隔產生一個0~9之間的隨機數，將數據推送到客戶端。客戶端接收并顯示。

第一，要下載和安裝Tomcat6.X(本文截稿時，Tomcat最新版本是6.0.24)。

第二，為了使用Comet，要求服務器支持NIO，所以要修改Tomcat配置文件conf/server.xml， 即啟用異步版本的IO連接器，這個非常關鍵。如下所示:

第三，該項目需要Comet的API支持，Tomcat6自帶的Comet API包為catalina.jar，在Tomcat安裝目錄下的lib目錄中。

第四，編寫Servlet。通過servlet實現CometProcessor接口。這個接口要求實現event()方法，在配置的Http11NioProtocol調用event()方法來處理請求，而不是doGet或doPost。最基本的支持Comet的servlet實現如程序清單1所示。

在event()方法中，分別處理連接開始(BEGIN)、新數據可用(READ)，連接結束(END)，或出錯等事件。Comet允許針對不同的事件指定不同的連接超時。這意味著可以給常規的請求設置很短的生命周期，但是對于響應長連接請求的機制，可以將這個生命周期延長至幾分鐘。

TestComet Servlet中，在連接開始時首先設置連接超時為60秒，接著啟動一個推送數據的線程。該線程的實現類為RandomSender，如程序清單2所示。請注意，這個類含有一個 ServletResponse對象?；仡^看看清單1中的event()方法，當事件為BEGIN時，response對象被傳入到 RandomSender中。RandomSender的run()使用ServletResponse將數據發送回客戶機。因為要實現流風格的Comet，所以不能關閉連接。而要使連接保持開啟。如果要實現長輪詢，則一旦發送完所有消息后，就要關閉連接。

第五，編寫客戶端。在客戶端，發出AJAX請求。請求和常規請求差不多。程序清單3測試了最基本的AJAX請求，它基于XMLHttpRequest，能夠很好地響應來自Comet服務器的事件?？蛻舳嗽趓eadystate為3時(數據仍在傳輸中)讀取數據，從而無須關閉連接，就能讀取處理服務器端返回的數據，將它顯示在瀏覽器上。

第六，運行程序。首先進行部署，為了使程序正常運行，先要刪除本應用的lib目錄下的catalina.jar，如果不這么做，會出現異常:java.lang.ClassCastException: org.apache.catalina.util.DefaultAnnotationProcessor cannot be cast to org.apache.AnnotationProcessor。

最后，重啟Tomcat6，用FireFox瀏覽器調用主頁面index.jsp，就可以看到隨機數不斷地涌現。

3 結束語

采用Comet技術實現的Java Web實時系統帶來了全新的交互性，目前Java Web服務器正在為實現Comet提供成熟、穩定的技術，不久的將來，Comet將成為Servlet 3.0和JavaEE6的標準的一部分。

參考文獻

[1] GALPIN M. Developing with Comet and Java [EB/OL].(2009-05-26)[2009-08-18].http://www.ibm.com/developerworks/web/library/wa-cometjava/index.html.

[2] Apache Software Foundation. Advanced IO and Tomcat [EB/OL]. [2009-09-05].http://tomcat.apache.org/tomcat-6.0-doc/aio.html.