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.NET下实现Server Push

无意在网上看到了一份.NET下实现Server Push(服务器推)的源码,断断续续看了两天,难点较多,遂成此文。
关于服务器推技术,我们最深刻的体验应该是WebQQ的使用,通过服务器向客户端进行信息推送,而不是客户端去主动取数据(Client Pull)。

在AJAX技术大行其道之时,服务器推技术
是未来的主角。

AJAX 只是实现了单用户的响应回调,与服务器的异步通讯,但是并不能反映多用户的协同相应。一个页面中同时存在的多个AJAX的异步很可能让用户修改了没有显示 出来的数据,在逻辑上存在数据库事务中“脏读”或者“幻影读”的概念,还没有看到数据,发出下一个请求(当然请求是发送到了别的页面元素,但愿有页面元素 中仍然是刷新了未修改的AJAX请求信息。)。

所以就相应的有了服务器推技术。在应用COMET框架的 网页中,页面初始化后,会维持一连接,同时监听服务器端的事件信息。服务器通过事件机制来完成对浏览器(也可以是客户端)的“推”机制。不同客户端同时监 听到服务器端的事件,并获得服务器传来的数据,而每一个客户端的请求都变成服务器的事件在网络中进行“广播”。

网上出现过基于客户端的服务器推技术,实际上都是使用IFRAME,APPLET,FLASH这样的元素实现的长连接,在http://www.ibm.com/developerworks/cn/web/wa-lo-comet/一文中,IBM工程师对这几者做了相应介绍。

系统设计中的麻烦

首先就是如何让我们的浏览器接收到服务器发来的事件呢?

有一种实现方式是借由无实体大小的FLASH,IFRAME或者APPLET等组件来间接打通客户端SOCKET,然后向这些元件中推入信息,并通过 javascript线程,得到元件返回的信息(当然也有极个别情况下,由这些元件来直接向页面注入信息)。

从最终结果看,我们好似得到了一个服务器的稳定连接,并刷新了页面信息。但是实际上,这样的实现方式实在是有点不够“直接”。

FLASH(或 FLEX)本身可以通过WEBSERVICE组件调用WSDL,或者直接调用java serverlet,这是FlashPlayer给我们的便利条件,但通过FLASH通讯的办法来实现SERVER PUSH总是让人觉得无法接受,为何不直接做一个FLASH通讯呢。

APPLET更不用说,直接将JAR包“推”到页面运行,启动麻烦的JRE的同时还要下载庞大的JAVA程序。没有JRE的情况下,还需要相应下载。

SliverLight的机制与FLASH类似,那是由于并没有FlashPlayer普及,用户同样需要下载相应播放器。

以上三者实在谈不上是完全的web应用,我们只是想用最纯粹的javascript和html来解决问题,又何必劳师动众呢?单纯的javascript 事件和线程,难道就不能满足我们的需要么?

于是又有人想到了IFRAME,通过一个隐形的IFRAME来发送AJAX请求,通过长轮询得到消息。但这也不是真正意义上COMET,顶多是一个不成熟的AJAX应用。

COMET的精髓就在于用服务器与javascript来维持浏览器的长连接,同时完成服务器端事件的浏览器端响应。这样的事件广播机制是跨网络的,同时也是实时的。

COMET技术难点

1.维持长连接

2.维持服务器端的“心跳”

3.浏览器端对“心跳”的“感应”

4.维持长连接与超时的平衡

5.线程同步

6.通用的接口设计

实体类

1.CometClient:COMET的服务实体,实例化一个CometClinet的意义在于记录必要的服务信息,比如用户名称超时设置等。

2.CometMessage:包含对服务信息和相信属性的实体类,是消息传输的主体。

3.InProcCometStateProvider:继承了ICometStateProvider并实现了消息操作的方法,同时将消息保存在内存中。

接口类

1.ICometStateProvider:定义了一系列的接口来提供对CometClient实体和CometMessage的操作。

异常类

1.CometException:没有什么特殊的异常类。

事件

1.CometClientEventHandler:CometClient的事件监听类和广播类。

线程相关

1.CometWaitThread:服务器端线程池,排队等待信息请求并调用,同时提供超时等操作。

2.CometWaitRequest:服务器端线程,监听客户端的message请求。

3.CometAsyncResult:异步请求的管理类,通过继承SYSTEM.IAsyncResult来实现异步。

主体

CometStateManager:用来管理线程池,管理线程和用户连接,消息转发等一系列操作的工厂类。

CometMessage类是COMET的通信载体,对消息的主体进行抽象,实际上这个类是最容易进行扩展的,因为从设计上看,它只是一个消息的容器。而诸如地理坐标,业务数据等,都可以通过这个类来进行直接扩充。

类的设计简单明了,这里有必要解释下使用System.Runtime.Serialization命名空间的意义。

“System.Runtime.Serialization 命名空间包含可用于将对象序列化和反序列化的类。序列化是将对象或对象图形转换为线性字节序列,以存储或传输到另一个位置的过程。反序列化是接受存储的信息并利用它重新创建对象的过程。”

这 是MSDN给我们的解释,将对象转变为线性字节,然后方便传输与调用。当然这个例子中的数据类型并不复杂,但也包含了 LONG,OBJECT,STRING这样的数据类型。其中Contents成员为object对象,这给我们留下了非常大的想像空间。(图片?复杂对象 类型?自定义对象类型?……)

CometClient类:CometClient 类是对客户端信息的抽象类,同时包含了两个关键属性 ConnectionIdleSeconds和ConnectionTimeoutSeconds。由于考虑到不同客户端间传递属性,仍然使用 System.Runtime.Serialization来序列化信息。

ConnectionIdleSeconds:用来设置连接线程,当connection断线后,后台 Thread的存活时间。

ConnectionTimeoutSeconds:客户端的超时时间,当超过时间后,客户端重新连接服务器。

ps:有这两个属性后,基本上完成了客户端连接的控制,超时重连接,无连接时杀死后台线程。

ICometStateProvider接口:ICometStateProvider 接口直接被CometStateMessager建立,这样的好处是实例化CometStateMessager对象 后,CometStateMessager对象可以直接调用ICometStateProvider接口的实现,实际上实现了Adapter的方式,我们 可以定制不同的InProcCometStateProvider类(在下面会提到)来定制自己的接口。

ICometStateProvider接口类提供了如下几个接口。

InitializeClient:提供ComentClient的初始化操作。

GetMessages:得到一个Messages的消息队列。

SendMessage:发送Message数据。

SendMessage:可以针对Client name来进行消息发布(私人会话)。

GetCometClient:返回一个Client。

KillIdleCometClient:杀掉一个无效的Client对象。

ps:当然这个接口是可以被拓展的,而且实现起来非常简单。得到Client队列信息,得到Client状态等等。甚至你可以想象一些更复杂的应用(比如加入一个流媒体消息……)。

InProcCometStateProvider类:InProcCometStateProvider类实现了ICometStateProvider接口,并且提供了一个很好的范例,针对这个类,我们可以想象很多很好的拓展,诸如调用AO组件,封装报警信息等等。

InProcCometStateProvider 类包含类一个私有的内部类InProcCometStateProvider,实际上可以理解为一种对消息的简单封装,设计的时候考虑到需要关联 CometClient和Message,其实也可以单独作为一个外部类来设计。不过 Adapter本身不应该太多关联类,这样做也是权衡了一些拓展上的需求。

CometWaitRequest类:CometWaitRequest 是一个请求信息的控制信息的抽象,包含了所有需要的控制信息,并且由CometWaitThread直接调用。简单地理解这个类,服务器事件的发布需要有 一些线程进行管理,CometWaitRequest对这些事件的控制信息进行抽象,一个用户可以引发多个客户端请求,服务器端需要对这样的请求进行映 射,一个用户提交给服务器的信息,需要分别由相应线程进行管制,事件的队列化,然后就是请求的队列化,消息的队列化,都需要线程的直接管理,这个类是客户 端管理信息的抽象。

CometAsyncResult类:这个类也很有趣,MSDN上对IAsyncResult 接口有如下的解释:

“IAsyncResult 接口由包含可异步操作的方法的类实现。它是启动异步操作的方法的返回类型,如 FileStream.BeginRead,也是结束异步操作的方法的第三个参数的类型,如 FileStream.EndRead。当异步操作完成时,IAsyncResult 对象也将传递给由 AsyncCallback 委托调用的方法。

支持 IAsyncResult 接口的对象存储异步操作的状态信息,并提供同步对象以允许线程在操作完成时终止。”

CometAsyncResult类继承了IAsyncResult 接口有很多的好处,首先我们可以直接借用.net框架AsyncCallback的BeginInvoke和EndInvoke启动或终结异步操作。

“.NET Framework 允许您异步调用任何方法。为此,应定义与您要调用的方法具有相同签名的委托;公共语言运行库会自动使用适当的签名为该委托定义 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法。

BeginInvoke 方法可启动异步调用。它与您需要异步执行的方法具有相同的参数,另外它还有两个可选参数。第一个参数是一个 AsyncCallback 委托,该委托引用在异步调用完成时要调用的方法。第二个参数是一个用户定义的对象,该对象可向回调方法传递信息。BeginInvoke 立即返回,不等待异步调用完成。BeginInvoke 会返回 IAsyncResult,这个结果可用于监视异步调用进度。

EndInvoke 方法检索异步调用的结果。调用 BeginInvoke 后可随时调用 EndInvoke 方法;如果异步调用尚未完成,EndInvoke 将一直阻止调用线程,直到异步调用完成后才允许调用线程执行。EndInvoke 的参数包括您需要异步执行的方法的 out 和 ref 参数(在 Visual Basic 中为 ByRef 和 ByRef)以及由 BeginInvoke 返回的 IAsyncResult。”

CometWaitThread类:CometWaitThread线程类负责控制CometWaitRequest,当一个用户提交了消息以后,会建立相应的CometWaitThread。

CometStateManager类:CometStateManager 是整套COMET机制的核心,它将CometWaitThread和ICometStateProvider、CometClient、 CometMessage结合在了一起,形成了整套COMET的应用框架。是拓展COMET应用必须要改造的类。

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