在nodejs中实现实时通信的几种方式-CSDN博客

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在nodejs中实现实时通信的几种方式

在当今世界中实时通信至关重要。无论是聊天应用程序还是实时体育更新实时通信都是保持用户活跃度所必需的。Node.js 因其速度、可扩展性和可靠性而成为开发实时应用程序的流行工具。在本文中我们将探讨为什么 Node.js 是实时通信的理想选择以及如何实现它。

为什么使用 Node.js 进行实时通信

Node.js 构建在 Google 的 V8 JavaScript 引擎之上该引擎以其高性能而闻名。这使得 Node.js 成为构建需要速度和可扩展性的实时通信应用程序的完美工具。Node.js 也是事件驱动的这意味着它可以同时处理多个连接非常适合构建实时应用程序。

协议和库的类型

Node.js 提供了多种方式来实现实时数据通信。Node.js 中实时数据通信的一些流行库是

socket.io

socket.io是一个流行的实时通信库。它使用 WebSockets 作为传输层来提供客户端和服务器之间的实时通信。socket.io 提供了许多功能例如自动重新连接、对二进制数据的支持以及不支持 WebSocket 的环境的回退选项。

在这里插入图片描述

示例代码

服务器端代码

const express = require('express');
const app = express();
const server = require('http').Server(app);
const io = require('socket.io')(server);

io.on('connection', (socket) => {
  console.log('User connected');

  socket.on('chat:message', (data) => {
    io.emit('chat:message', data);
  });

  socket.on('disconnect', () => {
    console.log('User disconnected');
  });
});

const PORT = process.env.PORT || 3000;
server.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server listening on port ${PORT}`);
});

客户端代码

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Socket.IO Chat</title>
</head>
<body>
  <div id="messages"></div>
  <form id="chat-form">
    <input type="text" id="message-input">
    <button type="submit">Send</button>
  </form>
  <script src="/socket.io/socket.io.js"></script>
  <script>
    const socket = io();
    const messagesDiv = document.getElementById('messages');
    const chatForm = document.getElementById('chat-form');
    const messageInput = document.getElementById('message-input');

    chatForm.addEventListener('submit', (event) => {
      event.preventDefault();
      const message = messageInput.value.trim();
      if (message) {
        socket.emit('chat:message', message);
        messageInput.value = '';
      }
    });

    socket.on('chat:message', (data) => {
      const messageDiv = document.createElement('div');
      messageDiv.innerText = data;
      messagesDiv.appendChild(messageDiv);
    });
  </script>
</body>
</html>

WebSockets

WebSockets 是一种支持客户端和服务器之间实时通信的协议。它通过单个 TCP 连接提供全双工通信通道允许客户端和服务器之间进行实时数据交换。ws模块可用于实现 WebSockets。

在这里插入图片描述

示例代码

服务器端代码

const WebSocket = require('ws');
const server = new WebSocket.Server({ port: 3000 });

server.on('connection', (socket) => {
  console.log('User connected');

  socket.on('message', (message) => {
    server.clients.forEach((client) => {
      if (client.readyState === WebSocket.OPEN) {
        client.send(message);
      }
    });
  });

  socket.on('close', () => {
    console.log('User disconnected');
  });
});

客户端代码

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>WebSockets Chat</title>
</head>
<body>
  <div id="messages"></div>
  <form id="chat-form">
    <input type="text" id="message-input">
    <button type="submit">Send</button>
  </form>
<script>
    const socket = new WebSocket('ws://localhost:3000');
    const messagesDiv = document.getElementById('messages');
    const chatForm = document.getElementById('chat-form');
    const messageInput = document.getElementById('message-input');
    chatForm.addEventListener('submit', (event) => {
      event.preventDefault();
      const message = messageInput.value.trim();
      if (message) {
        socket.send(message);
        messageInput.value = '';
      }
    });
    socket.addEventListener('message', (event) => {
      const messageDiv = document.createElement('div');
      messageDiv.innerText = event.data;
      messagesDiv.appendChild(messageDiv);
    });
  </script>
</body>
</html>

服务器发送事件

服务器发送事件是一个简单的协议允许服务器通过 HTTP 连接向客户端发送事件。它非常适合需要单向通信的应用程序例如现场体育赛事比分或股票市场更新。该模块称为sse可用于实现服务器发送事件。

在这里插入图片描述

示例代码

服务器端代码

const express = require('express');
const app = express();

app.get('/events', (req, res) => {
  res.writeHead(200, {
    'Content-Type': 'text/event-stream',
    'Cache-Control': 'no-cache',
    'Connection': 'keep-alive'
  });

  const interval = setInterval(() => {
    res.write(`data: ${new Date().toLocaleTimeString()}\n\n`);
  }, 1000);

  req.on('close', () => {
    clearInterval(interval);
    res.end();
  });
});

const PORT = process.env.PORT || 3000;
app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server listening on port ${PORT}`);
});

客户端代码

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Server-Sent Events Clock</title>
</head>
<body>
  <div id="clock"></div>
<script>
    const source = new EventSource('/events');
    const clockDiv = document.getElementById('clock');
    
    source.addEventListener('message', (event) => {
      clockDiv.innerText = event.data;
    });
  </script>
</body>
</html>

WebRTC

WebRTC 是一种实时通信协议允许浏览器建立点对点连接。它在客户端之间提供低延迟的通信通道而无需服务器。wrtc库可用于实现 WebRTC。

在这里插入图片描述

示例代码

服务器端代码

const express = require('express');
const app = express();
const http = require('http').createServer(app);
const io = require('socket.io')(http);
const { RTCPeerConnection, RTCSessionDescription, RTCIceCandidate } = require('wrtc');
app.use(express.static('public'));

io.on('connection', socket => {
  console.log('Client connected:', socket.id);
  let pc = new RTCPeerConnection();
  socket.on('offer', offer => {
    console.log('Received offer');

    pc.setRemoteDescription(new RTCSessionDescription(offer))
      .then(() => {
        return navigator.mediaDevices.getUserMedia({ audio: true, video: true });
      })
      .then(stream => {
        console.log('Got local stream');
        stream.getTracks().forEach(track => {
          pc.addTrack(track, stream);
        });
        pc.onicecandidate = event => {
          if (event.candidate) {
            socket.emit('candidate', event.candidate);
          }
        };
        pc.ontrack = event => {
          console.log('Received remote stream');
          socket.emit('answer', pc.localDescription);
        };

        pc.createAnswer()
          .then(answer => {
            return pc.setLocalDescription(answer);
          })
          .catch(error => {
            console.log('Error creating answer:', error);
          });
      })
      .catch(error => {
        console.log('Error getting user media:', error);
      });
  });
  socket.on('disconnect', () => {
    console.log('Client disconnected:', socket.id);
    pc.close();
  });
});

const PORT = process.env.PORT || 3000;
http.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server listening on port ${PORT}`);
});

客户端代码

<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>WebRTC Example</title>
  </head>
  <body>
    <h1>WebRTC Example</h1>
    <div>
      <video id="localVideo" autoplay></video>
      <video id="remoteVideo" autoplay></video>
    </div>
    <div>
      <button id="callButton">Call</button>
      <button id="hangupButton" disabled>Hang Up</button>
    </div>
    <script src="/socket.io/socket.io.js"></script>
    <script>
      const socket = io.connect('http://localhost:3000');
      const localVideo = document.getElementById('localVideo');
      const remoteVideo = document.getElementById('remoteVideo');
      const callButton = document.getElementById('callButton');
      const hangupButton = document.getElementById('hangupButton');
      
      let pc = new RTCPeerConnection();
      
      hangupButton.disabled = true;
      
      callButton.onclick = () => {
        console.log('Calling');
        navigator.mediaDevices.getUserMedia({ audio: true, video: true })
          .then(stream => {
            console.log('Got local stream');
            localVideo.srcObject = stream;
      
            stream.getTracks().forEach(track => {
              pc.addTrack(track, stream);
            });
      
            pc.onicecandidate = event => {
              if (event.candidate) {
                socket.emit('candidate', event.candidate);
              }
            };
      
            pc.ontrack = event => {
              console.log('Received remote stream');
              remoteVideo.srcObject = event.streams[0];
            };
      
            pc.createOffer()
              .then(offer => {
                return pc.setLocalDescription(offer);
              })
              .then(() => {
                socket.emit('offer', pc.localDescription);
              })
              .catch(error => {
                console.log('Error creating offer:', error);
              });
            hangupButton.disabled = false;
            hangupButton.onclick = () => {
              console.log('Hanging up');
              pc.close();
              remoteVideo.srcObject = null;
              hangupButton.disabled = true;
              callButton.disabled = false;
            };
          })
          .catch(error => {
            console.log('Error getting user media:', error);
          });
      };
      
      socket.on('answer', answer => {
        console.log('Received answer');
        pc.setRemoteDescription(new RTCSessionDescription(answer))
          .catch(error => {
            console.log('Error setting remote description:', error);
          });
      });
      
      socket.on('candidate', candidate => {
        console.log('Received candidate');
        pc.addIceCandidate(new RTCIceCandidate(candidate))
          .catch(error => {
            console.log('Error adding ice candidate:', error);
          });
      });
    </script>
  </body>
</html>

MQTT

mqtt 是一种轻量级消息传递协议非常适合 IoT 应用程序。它为客户端和服务器之间的通信提供了发布/订阅模型。该模块称为mqtt可用于实现 mqtt。

在这里插入图片描述

示例代码

发布者端代码

const mqtt = require('mqtt');
const client = mqtt.connect('mqtt://test.mosquitto.org');

client.on('connect', () => {
  console.log('connected to MQTT broker');

  setInterval(() => {
    client.publish('test', 'Hello MQTT');
  }, 1000);
});

client.on('error', (error) => {
  console.log(error);
});

订阅者端代码

const mqtt = require('mqtt');
const client = mqtt.connect('mqtt://test.mosquitto.org');

client.on('connect', () => {
  console.log('connected to MQTT broker');

  client.subscribe('test', (error) => {
    if (error) {
      console.log(error);
    }
  });
});

client.on('message', (topic, message) => {
  console.log(`${topic}: ${message}`);
});

client.on('error', (error) => {
  console.log(error);
});

如何确保这种通信的安全

安全性对于任何实时通信应用程序都是至关重要的。可以使用crypto模块用于保护客户端和服务器之间的通信。该模块提供加密和解密功能使得在客户端和服务器之间发送加密消息成为可能。

此外每种类型都有模块例如在 WebSocket 中有ws模块安全的方法是用https而不是http包装它。

结论

Node.js 因其速度、可扩展性和可靠性而成为构建实时通信应用程序的绝佳选择。其事件驱动架构使得同时处理多个连接成为可能并且V8 JavaScript引擎的使用确保了高性能能力。在 socket.io 等库的帮助下使用 Node.js 构建实时通信应用程序非常简单。

然而在处理实时通信应用程序时安全性至关重要并且必须使用加密来保护客户端和服务器之间的通信。

还提供了实现实时数据通信的各种方法每种方法都有自己的一组功能和优点。选择正确的方法取决于您的应用程序的具体要求。socket.io 和 WebSockets 是最流行的实时通信方法而服务器发送事件、WebRTC 和 MQTT 适用于特定用例。

总体而言Node.js 是构建实时通信应用程序的强大工具对于任何需要实时通信的项目都值得考虑。

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标签: NodeJS
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