HTML5 postMessage 和 onmessage API 详细应用

随着 HTML5 的发展，了解并熟悉 HTML5 的 API 接口是非常重要的。postMessage(send) 和 onmessage 此组 API 在 HTML5 中有着广泛的应用，比如 Web Workers 中应用此组 API 实现多个线程间 JavaScript 调用功能 ,Cross-document messaging 中实现两个不同域间 JavaScript 调用功能等等。本文主要介绍此组 API 在 Web Workers，Cross-document messaging，WebSockets 以及 Server-Sent Events 中的详细应用情况

至 2008 年 W3C 制定出第一个 HTML5 草案开始，HTML5 承载了越来越多崭新的特性和功能。它不但强化了 Web 系统或网页的表现性能，而且还增加了对本地数据库等 Web 应用功能的支持。其中，最重要的一个便是对多线程的支持。在 HTML5 中提出了工作线程（Web Workers）的概念，并且规范出 Web Workers 的三大主要特征：能够长时间运行（响应），理想的启动性能以及理想的内存消耗。Web Workers 允许开发人员编写能够长时间运行而不被用户所中断的后台程序，去执行事务或者逻辑，并同时保证页面对用户的及时响应。

Cookie肿么了

cookie的缺陷是非常明显的

1. 数据大小：作为存储容器，cookie的大小限制在4KB左右这是非常坑爹的，尤其对于现在复杂的业务逻辑需求，4KB的容量除了存储一些配置字段还简单单值信息，对于绝大部分开发者来说真的不知指望什么了。

2. 安全性问题：由于在HTTP请求中的cookie是明文传递的（HTTPS不是），带来的安全性问题还是很大的。

3. 网络负担：我们知道cookie会被附加在每个HTTP请求中，在HttpRequest 和HttpResponse的header中都是要被传输的，所以无形中增加了一些不必要的流量损失。

Web Workers

Web Workers 简介

Web Workers 为 Web 前端网页上的脚本提供了一种能在后台进程中运行的方法。一旦它被创建，Web Workers 就可以通过 postMessage 向任务池发送任务请求，执行完之后再通过 postMessage 返回消息给创建者指定的事件处理程序 ( 通过 onmessage 进行捕获 )。Web Workers 进程能够在不影响用户界面的情况下处理任务，并且，它还可以使用 XMLHttpRequest 来处理 I/O，但通常，后台进程（包括 Web Workers 进程）不能对 DOM 进行操作。如果希望后台程序处理的结果能够改变 DOM，只能通过返回消息给创建者的回调函数进行处理。

浏览器对 HTML5 支持情况可以参考网站 When can I use...

在 Web Workers 中使用 postMessage 和 onmessage

首先，需要在客户端页面的 JavaScript 代码中 new 一个 Worker 实例出来，参数是需要在另一个线程中运行的 JavaScript 文件名称。然后在这个实例上监听 onmessage 事件。最后另一个线程中的 JavaScript 就可以通过调用 postMessage 方法在这两个线程间传递数据了。

清单 1. 主线程中创建 Worker 实例，并监听 onmessage 事件

 <html>

 <head>

 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=iso-8859-1">

 <title>Test Web worker</title>

 <script type="text/JavaScript">

     function init(){

         var worker = new Worker('compute.js');

         //event 参数中有 data 属性，就是子线程中返回的结果数据

         worker.onmessage= function (event) {

             // 把子线程返回的结果添加到 div 上

             document.getElementById("result").innerHTML +=

                event.data+"<br/>";

         };

     }

 </script>

 </head>

 <body onload="init()">

 <div id="result"></div>

 </body>

 </html>

在客户端的 compute.js 中，只是简单的重复多次加和操作，最后通过 postMessage 方法把结果返回给主线程，目的就是等待一段时间。而在这段时间内，主线程不应该被阻塞，用户可以通过拖拽浏览器，变大缩小浏览器窗口等操作测试这一现象。这个非阻塞主线程的结果就是 Web Workers 想达到的目的。

清单 2. compute.js 中调用 postMessage 方法返回计算结果

var i=0; 

 function timedCount(){

     for(var j=0,sum=0;j<100;j++){

         for(var i=0;i<100000000;i++){

             sum+=i;

         }

     }

     // 调用 postMessage 向主线程发送消息

     postMessage(sum);

 } 

 postMessage("Before computing,"+new Date());

 timedCount();

 postMessage("After computing,"+new Date());

图 1. 浏览器中运行结果

Cross-document messaging

Cross-document messaging 简介

由于同源策略的限制，JavaScript 跨域的问题，一直是一个颇为棘手的问题。HTML5 提供了在网页文档之间互相接收与发送信息的功能。使用这个功能，只要获取到网页所在窗口对象的实例，不仅同源（域 + 端口号）的 Web 网页之间可以互相通信，甚至可以实现跨域通信。要想接收从其他窗口发送来的信息，必须对窗口对象的 onmessage 事件进行监听，其它窗口可以通过 postMessage 方法来传递数据。该方法使用两个参数：第一个参数为所发送的消息文本，但也可以是任何 JavaScript 对象（通过 JSON 转换对象为文本），第二个参数为接收消息的对象窗口的 URL 地址，可以在 URL 地址字符串中使用通配符'*'指定全部地。

在 Cross-document messaging 中使用 postMessage 和 onmessage

为了实现不同域之间的通信，需要在操作系统的 hosts 文件添加两个域名，进行模拟。

清单 3. hosts 文件中添加两个不同的域名

 127.0.0.1 	 parent.com

 127.0.0.1 	 child.com

在父网页中通过 iframe 嵌入子页面，并在 JavaScript 代码中调用 postMessage 方法发送数据到子窗口。

清单 4. 父页面中嵌入子页面，调用 postMessage 方法发送数据

<html>

 <head>

 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">

 <title>Test Cross-domain communication using HTML5</title>

 <script type="text/JavaScript">

     function sendIt(){

         // 通过 postMessage 向子窗口发送数据

         document.getElementById("otherPage").contentWindow

             .postMessage(

                 document.getElementById("message").value,

                "http://child.com:8080"

             );

     }

 </script>

 </head>

 <body>

     <!-- 通过 iframe 嵌入子页面 -->

     <iframe src="http://child.com:8080/TestHTML5/other-domain.html"

                 id="otherPage"></iframe>

     <br/><br/>

     <input type="text" id="message"><input type="button"

             value="Send to child.com" onclick="sendIt()" />

 </body>

 </html>

在子窗口中监听 onmessage 事件，并用 JavaScript 实现显示父窗口发送过来的数据。

清单 5. 子窗口中监听 onmessage 事件，显示父窗口发送来的数据

 <html>

 <head>

 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">

 <title>Web page from child.com</title>

 <script type="text/JavaScript">

     //event 参数中有 data 属性，就是父窗口发送过来的数据

     window.addEventListener("message", function( event ) {

         // 把父窗口发送过来的数据显示在子窗口中

       document.getElementById("content").innerHTML+=event.data+"<br/>";

     }, false ); 

 </script>

 </head>

 <body>

     Web page from http://child.com:8080

     <div id="content"></div>

 </body>

 </html>

图 2. 父窗口嵌入子窗口

图 3. 父窗口发送数据到子窗口

WebSockets

WebSockets 简介

在 Web 应用中，HTTP 协议决定了客户端和服务端连接是短连接，即客户端 Request，服务端 Response，连接断开。要想实现客户端和服务端实时通信，只能通过客户端轮询来实现。服务端推送数据也并不是字面上意思上的直接推，其实还是客户端自己取。WebSockets 是 HTML5 规范新引入的功能，用于解决浏览器与后台服务器双向通讯的问题，使用 WebSockets 技术，后台可以随时向前端推送消息，以保证前后台状态统一。

在 WebSockets 中使用 send 和 onmessage

由于文本主要介绍 postMessage(send) 和 onmessage 客户端 API 的应用，而 WebSockets 涉及到服务器端代码的实现，所以本文将选取最简单的服务器端框架来编写服务器代码。WebSockets 服务器端有 jetty 提供的基于 Java 的实现，有 WebSocket-Node 基于 node.js 的实现，在 .Net 4.5 中也直接提供了 WebSockets 的支持。本文将使用 WebSocket-Node 提供的示例代码，稍作修改作为 WebSockets 的服务器端。关于 node.js 的介绍以及使用请参考 node.js 官方网站 node.js，关于 WebSocket-Node 的使用请参考 WebSocket-Node。

首先，需要在客户端通过 JavaScript 代码 new 一个 WebSocket 实例出来，参数是实现 WebSocket 服务器端 URL 地址。然后在这个实例上监听 onmessage 事件接收服务器端发送过来的数据。当然，客户端也可以调用 send 方法，发送数据到服务器端。

清单 6. 创建 WebSocket 对象，并监听 onmessage 事件

 connect : function() {

    var location ="ws://localhost:8000/";

     // 创建 WebSockets 并传入 WebSockets server 地址

    this._ws =new WebSocket(location);

    this._ws.onmessage=this._onmessage;

   //WebSockets 还提供了 onopen 以及 onclose 事件

    this._ws.onopen =this._onopen;

    this._ws.onclose =this._onclose;

 }

在 _onmessage 方法中，接收数据，并显示在页面上

清单 7. _onmessage 方法

 _onmessage : function(event) {

     //event 参数中有 data 属性，就是服务器发送过来的数据

     if (event.data) {

         var messageBox = document.getElementById('messageBox');

         var spanText = document.createElement('span');

         spanText.className ='text';

         // 把服务器发送过来的数据显示在窗口中

         spanText.innerHTML = event.data;

         var lineBreak = document.createElement('br');

         messageBox.appendChild(spanText);

         messageBox.appendChild(lineBreak);

         messageBox.scrollTop = messageBox.scrollHeight

                 - messageBox.clientHeight;

     }

 },

在 _onopen 方法中，调用 _send 方法发送一条消息到服务器端，告之连接已经建立。在 _onclose 方法中，把 WebSocket 的实例设置成 null，释放资源。

清单 8. _onopen，_onclose 以及 send 方法

_onopen : function() {

     server._send("Client:Open WebSockets,"+new Date());

 },

 //message 参数就是客户端向服务器端发送的数据

 _send : function(message) {

     if (this._ws)

         this._ws.send(message);

 },

 // 此方法提供外部代码调用

 send : function(text) {

     if (text !=null&& text.length >0)

         server._send(text);

 }, 

 _onclose : function(m) {

     this._ws =null;

 }

把这些方法封装在一个 server 对象中，方便提供外部调用。用户只需要先调用 server 的 connect 方法建立连接，然后调用 send 方法发送数据。

清单 9. 封装客户端实现

var server = {

     // 对外主要提供 connect 和 send 方法

    connect : function() {...},

    _onopen : function() {...},

    _send : function(message) {...},

    send : function(text) {...},

    _onmessage : function(event) {...},

    _onclose : function(m) {...}

 };

在服务器端，通过 JavaScript 语言简单修改 WebSocket-Node 中提供的 echo-server.js 示例即可。这里只展示关键代码部分，其它代码请参见 WebSocket-Node 示例。

清单 10. WebSockets 服务器端简单实现

 // 监听客户端的连接请求

 wsServer.on('connect', function(connection) {

    function sendCallback(err) {

        if (err) console.error("send() error: " + err);

    }

     // 监听客户端发送数据的请求

    connection.on('message', function(message) {

        if (message.type === 'utf8') {// 区别客户端发过来的数据是文本还是二进制类型

            connection.sendUTF(

                "Server:Get message:<br/>"+message.utf8Data, sendCallback

             );

        }

        else if (message.type === 'binary') {

            connection.sendBytes(message.binaryData, sendCallback);

        }

    });

    connection.on('close', function(reasonCode, description) {

    });

 });

图 4. 点击 Connect 按钮

图 5. 输入内容，单击 Send Message 按钮

Server-Sent Events

Server-Sent Events 简介

HTML5 Server-Sent 事件模型允许您从服务器 push 实时数据到浏览器。本文我们将介绍利用 Eventsource 对象处理与页面间的接收和发送数据。在客户端，我们使用 HTML5+JavaScript，服务端使用 Java。在现存的 Ajax 模式中，web 页面会持续不断地请求服务器传输新数据，由客户端负责请求数据。而在服务端发送模式下，无需在客户端代码中执行连续的数据请求，而是由服务端 push 推送更新。一旦您在页面中初始化了 Server-Sent 事件，服务端脚本将持续地发送更新。客户端 JavaScript 代码一旦接收到更新就将新的数据写入页面中展示出来。

在 Server-Sent Events 中使用 onmessage

Server-Sent Events 和 WebSockets 有相同之处，WebSockets 实现了服务器端以及客户端的双向通信功能，而 Server-Sent Events 则仅是指服务器端到客户端的单向通信，而且 Server-Sent Events 同样需要服务器端的实现，本文将使用基于 Java 的 Servlet 技术实现服务器端。关于服务器端向客户端写数据的格式，可以参考 W3C 关于 Server-Sent Events 的规范文档 Server-Sent Events。由于是服务器端到客户端的单向通信，所以在 Server-Sent Events 中没有 postMessage 方法。

首先，在客户端通过 JavaScript 代码 new 一个 EventSource 实例出来，参数是实现 EventSource 服务器端 URL 地址。然后在这个实例上监听 onmessage 事件接收服务器端发送过来的数据。

清单 11. 创建 EventSource 对象，并监听 onmessage 事件

 if (!!window.EventSource) {

 // 创建 EventSource 实例，传入 server 地址

      var source = new EventSource('/TestHTML5/ServerSentEvent');

     } else {

      console.log("Your browser doesn't support server-sent event");

 }

 // 监听 message 事件，等待接收服务器端发送过来的数据

 source.addEventListener('message', function(event) {

         //event 参数中有 data 属性，就是服务器发送过来的数据

      console.log(event.data);

 }, false); 

 //EventSource 还提供了 onopen 以及 onerror 事件

 source.addEventListener('open', function(event) {

 }, false); 

 source.addEventListener('error', function(event) {

     if (event.readyState == EventSource.CLOSED) {

      }

 }, false);

服务器端，在 Java 语言实现的 Servlet doGet 方法中使用 response 对象向客户端写数据

清单 10. 服务器端简单实现

 // 这里必须设置 Content-Type 为 text/event-stream

 response.setHeader("Content-Type", "text/event-stream");

 response.setHeader("Cache-Control", "no-cache");

 response.setCharacterEncoding ("UTF-8"); 

 String id = new Date().toString();

 response.getWriter().println("id:"+id);

 // 向客户端写两行数据

 response.getWriter().println("data:server-sent event is working.");

 response.getWriter().println("data:test server-sent event multi-line data");

 response.getWriter().println();

 response.getWriter().flush();

图 6. Server-Sent Events 运行结果

为什么比cookie好

1. 从容量上讲WebStorage一般浏览器提供5M的存储空间，用来存储视频、图片神马的不够，但对于绝大部分操作足矣

2.安全性上WebStorage并不作为HTTP header发送的浏览器，所以相对安全

3.从流量上讲，因为WebStorage不传送到服务器，所以不必要的流量可以节省，这样对于高频次访问或者针对手机移动设备的网页还是很不错的。

这并不意味着WebStorage可以取代cookie，而是有了WebStorage后cookie能只做它应该做的事情了——作为客户端与服务器交互的通道，保持客户端状态。所以仅仅作为本地存储解决方案WebStorage是优于cookie的。

注意点

1.浏览器兼容性，这个几乎是所有HTML5新特性中最容易实施的了，因为IE8+的浏览器都支持，在IE7、IE6中可以使用IE User Data实现。

2. 由于localStorage和sessionStorage都是对象，所以我饿每年也可以通过”.key”或”[key]”的方式获取、修改键值对，但不推荐这么做

localStorage.userName='Frank';

console.log(localStorage['userName']);

3.虽然localStorage存储在本地，但不同的浏览器存储存储数据是独立的，所以在Chrome上存储的localStorage在FireFox上是获取不到的。

4. localStorage和sessionStorage只能存储字符串类型，对于复杂的对象可以使用ECMAScript提供的JSON对象的stringify和parse来处理，低版本IE可以使用json2.js

5.除了控制台，Chrome还为本地存储提供了非常直观的显示方式，调试的时候很方便

结束语

本文详细介绍了 postMessage（send）和 onmessage API 在客户端的应用情况，可以看到在不同的场景中这两个方法的应用模式都是类似的。postMessage 的作用就是传递数据，而 onmessage 的作用就是接收数据。掌握此组 API 对以后开发 HTML 5 应用程序将会有所帮助。本文 Web Workers，Cross-document messaging，WebSockets 的代码在 Firefox 14 下通过测试，Server-Sent Events 的代码在 Chrome 16 下通过测试。