Long Polling长轮询详解

简书 涤生。
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介绍

众所周知，数据交互有两种模式：Push（推模式）、Pull（拉模式）。

推模式指的是客户端与服务端建立好网络长连接，服务方有相关数据，直接通过长连接通道推送到客户端。其优点是及时，一旦有数据变更，客户端立马能感知到；另外对客户端来说逻辑简单，不需要关心有无数据这些逻辑处理。缺点是不知道客户端的数据消费能力，可能导致数据积压在客户端，来不及处理。

拉模式指的是客户端主动向服务端发出请求，拉取相关数据。其优点是此过程由客户端发起请求，故不存在推模式中数据积压的问题。缺点是可能不够及时，对客户端来说需要考虑数据拉取相关逻辑，何时去拉，拉的频率怎么控制等等。

详解

说到Long Polling（长轮询），必然少不了提起Polling（轮询），这都是拉模式的两种方式。

Polling是指不管服务端数据有无更新，客户端每隔定长时间请求拉取一次数据，可能有更新数据返回，也可能什么都没有。

Long Polling原理也很简单，相比Polling，客户端发起Long Polling，此时如果服务端没有相关数据，会hold住请求，直到服务端有相关数据，或者等待一定时间超时才会返回。返回后，客户端又会立即再次发起下一次Long Polling。这种方式也是对拉模式的一个优化，解决了拉模式数据通知不及时，以及减少了大量的无效轮询次数。（所谓的hold住请求指的服务端暂时不回复结果，保存相关请求，不关闭请求连接，等相关数据准备好，写会客户端。）

前面提到Long Polling如果当时服务端没有需要的相关数据，此时请求会hold住，直到服务端把相关数据准备好，或者等待一定时间直到此次请求超时，这里大家是否有疑问，为什么不是一直等待到服务端数据准备好再返回，这样也不需要再次发起下一次的Long Polling，节省资源？
主要原因是网络传输层主要走的是tcp协议，tcp协议是可靠面向连接的协议，通过三次握手建立连接。但是所建立的连接是虚拟的，可能存在某段时间网络不通，或者服务端程序非正常关闭，亦或服务端机器非正常关机，面对这些情况客户端根本不知道服务端此时已经不能互通，还在傻傻的等服务端发数据过来，而这一等一般都是很长时间。当然tcp协议栈在实现上有保活计时器来保证的，但是等到保活计时器发现连接已经断开需要很长时间，如果没有专门配置过相关的tcp参数，一般需要2个小时，而且这些参数是机器操作系统层面，所以，以此方式来保活不太靠谱，故Long Polling的实现上一般是需要设置超时时间的。

实现

Long Polling的实现很简单，可分为四个过程：

• 发起Polling
  发起Polling很简单，只需向服务器发起请求，此时服务端还未应答，所以客户端与服务端之间一直处于连接状态。

• 数据推送
  如果服务器端有相关数据，此时服务端会将数据通过此前建立的通道发回客户端。

• Polling终止
  Polling终止情况有三种：
  若服务端返回相关数据，此时客户端收到数据后，关闭请求连接，结束此次Polling过程。
  若客户端等待设定的超时时间后，服务端依然没有返回数据，此时客户端需要主动终止此次Polling请求。
  若客户端收到网络故障或异常，此时客户端自然也是需要主动终止此次Polling请求。

• 重新Polling
  终止上次Polling后，客户端需要立即再次发起Polling请求。这样才能保证拉取数据的及时性。

代码实现起来也很简单，Http Call按照上述过程就很方便实现LongPolling。下面Code只是简单展示过程，在具体场景下，根据具体的业务逻辑进行调整。

客户端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 andy on 17/7/6.
 */
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);//这就是等待时间，设置为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("结果 " + result);

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

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

}

服务端Code

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 andy on 17/7/6.
 */
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);
//随机获取等待时间，来通过sleep模拟服务端是否准备好数据

        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));
    }

}

结果

应用

WebQQ、Comet都用到长轮询技术，另外一些使用Pull模式消费的消息系统，都会使用Long Polling技术进行优化。

补充

针对一些同学的反馈，补充一篇 Long Polling长轮询实现进阶，希望大家对长轮询理解更加深刻。