Long Polling長輪詢詳解

眾所周知，數據交互有兩種模式：Push（推模式）、Pull（拉模式）。

推模式指的是客戶端與服務端建立好網絡長連接，服務方有相關數據，直接通過長連接通道推送到客戶端。其優點是及時，一旦有數據變更，客戶端立馬能感知到；另外對客戶端來說邏輯簡單，不需要關心有無數據這些邏輯處理。缺點是不知道客戶端的數據消費能力，可能導致數據積壓在客戶端，來不及處理。

拉模式指的是客戶端主動向服務端發出請求，拉取相關數據。其優點是此過程由客戶端發起請求，故不存在推模式中數據積壓的問題。缺點是可能不夠及時，對客戶端來說需要考慮數據拉取相關邏輯，何時去拉，拉的頻率怎么控制等等。

詳解

說到Long Polling（長輪詢），必然少不了提起Polling（輪詢），這都是拉模式的兩種方式。

Polling是指不管服務端數據有無更新，客戶端每隔定長時間請求拉取一次數據，可能有更新數據返回，也可能什么都沒有。

Long Polling原理也很簡單，相比Polling，客戶端發起Long Polling，此時如果服務端沒有相關數據，會hold住請求，直到服務端有相關數據，或者等待一定時間超時才會返回。返回后，客戶端又會立即再次發起下一次Long Polling。這種方式也是對拉模式的一個優化，解決了拉模式數據通知不及時，以及減少了大量的無效輪詢次數。（所謂的hold住請求指的服務端暫時不回復結果，保存相關請求，不關閉請求連接，等相關數據准備好，寫會客戶端。）

前面提到Long Polling如果當時服務端沒有需要的相關數據，此時請求會hold住，直到服務端把相關數據准備好，或者等待一定時間直到此次請求超時，這里大家是否有疑問，為什么不是一直等待到服務端數據准備好再返回，這樣也不需要再次發起下一次的Long Polling，節省資源？
主要原因是網絡傳輸層主要走的是tcp協議，tcp協議是可靠面向連接的協議，通過三次握手建立連接。但是所建立的連接是虛擬的，可能存在某段時間網絡不通，或者服務端程序非正常關閉，亦或服務端機器非正常關機，面對這些情況客戶端根本不知道服務端此時已經不能互通，還在傻傻的等服務端發數據過來，而這一等一般都是很長時間。當然tcp協議棧在實現上有保活計時器來保證的，但是等到保活計時器發現連接已經斷開需要很長時間，如果沒有專門配置過相關的tcp參數，一般需要2個小時，而且這些參數是機器操作系統層面，所以，以此方式來保活不太靠譜，故Long Polling的實現上一般是需要設置超時時間的。

實現

Long Polling的實現很簡單，可分為四個過程：

• 發起Polling
  發起Polling很簡單，只需向服務器發起請求，此時服務端還未應答，所以客戶端與服務端之間一直處於連接狀態。

• 數據推送
  如果服務器端有相關數據，此時服務端會將數據通過此前建立的通道發回客戶端。

• Polling終止
  Polling終止情況有三種：
  若服務端返回相關數據，此時客戶端收到數據后，關閉請求連接，結束此次Polling過程。
  若客戶端等待設定的超時時間后，服務端依然沒有返回數據，此時客戶端需要主動終止此次Polling請求。
  若客戶端收到網絡故障或異常，此時客戶端自然也是需要主動終止此次Polling請求。

• 重新Polling
  終止上次Polling后，客戶端需要立即再次發起Polling請求。這樣才能保證拉取數據的及時性。

代碼實現起來也很簡單，Http Call按照上述過程就很方便實現LongPolling。下面Code只是簡單展示過程，在具體場景下，根據具體的業務邏輯進行調整。

客戶端Code和服務端Code

package com.andy.example.longpolling.client;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

/**
 * Created by zjm on 2021/3/6.
 */
public class ClientBootstrap {

    public static final String URL = "http://localhost:8080/long-polling";

    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        while (true) {
            System.out.println("第" + (++i) + "次 longpolling");
            HttpURLConnection connection = null;
            try {
                URL getUrl = new URL(URL);
                connection = (HttpURLConnection) getUrl.openConnection();
                connection.setReadTimeout(50000);//這就是等待時間，設置為50s
                connection.setConnectTimeout(3000);
                connection.setRequestMethod("GET");
                connection.setRequestProperty("Accept-Charset", "utf-8");
                connection.setRequestProperty("Content-Type", "application/json");
                connection.setRequestProperty("Charset", "UTF-8");

                if (200 == connection.getResponseCode()) {
                    BufferedReader reader = null;
                    try {
                        reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream(), "UTF-8"));
                        StringBuilder result = new StringBuilder(256);
                        String line = null;
                        while ((line = reader.readLine()) != null) {
                            result.append(line);
                        }

                        System.out.println("結果 " + result);

                    } finally {
                        if (reader != null) {
                            reader.close();
                        }
                    }
                }
            } catch (IOException e) {

            } finally {
                if (connection != null) {
                    connection.disconnect();
                }
            }
        }
    }

}

package com.andy.example.longpolling.server;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**
 * Created by zjm on 2021/3/6.
 */
public class LongPollingServlet extends HttpServlet {

    private Random random = new Random();

    private AtomicLong sequenceId = new AtomicLong();

    private AtomicLong count = new AtomicLong();

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {

        System.out.println("第" + (count.incrementAndGet()) + "次 longpolling");

        int sleepSecends = random.nextInt(100);
//隨機獲取等待時間，來通過sleep模擬服務端是否准備好數據

        System.out.println("wait " + sleepSecends + " second");

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepSecends);//sleep
        } catch (InterruptedException e) {

        }

        PrintWriter out = response.getWriter();
        long value = sequenceId.getAndIncrement();
        out.write(Long.toString(value));
    }

}

結果

應用

WebQQ、Comet都用到長輪詢技術，另外一些使用Pull模式消費的消息系統，都會使用Long Polling技術進行優化。

補充

針對一些同學的反饋，補充一篇 https://www.jianshu.com/p/6e90c2f2e463，希望大家對長輪詢理解更加深刻。