使用Angular和Nodejs搭建聊天室
一，利用Node搭建静态服务器
这个是这个项目的底层支撑部分。用来支持静态资源文件像html, css, gif, jpg, png, javascript, json, plain text等等静态资源的访问。这里面是有一个mime类型的文件映射。
mime.js
/**
* mime类型的 map
* @ author Cheng Liufeng
* @ date 2014/8/30
* 当请求静态服务器文件的类型 html, css, gif, jpg, png, javascript, json, plain text, 我们会在此文件进行映射
*/
exports.types = {
"css": "text/css",
"gif": "image/gif",
"html": "text/html",
"ico": "image/x-icon",
"jpeg": "image/jpeg",
"jpg": "image/jpeg",
"js": "text/javascript",
"json": "application/json",
"pdf": "application/pdf",
"png": "image/png",
"svg": "image/svg+xml",
"swf": "application/x-shockwave-flash",
"tiff": "image/tiff",
"txt": "text/plain",
"wav": "audio/x-wav",
"wma": "audio/x-ms-wma",
"wmv": "video/x-ms-wmv",
"xml": "text/xml"
};
这里面我先解释一下从输入网址到页面出现的过程。 当用户在浏览器地址栏里面输入一个url的时候。接下来会发生一系列的过程。首先是DNS解析， 将域名转换成对应的IP地址，之后浏览器与远程Web服务器通过TCP三次握手协商来建立一个TCP/IP连接。该握手包括一个同步报文，开一个同步-应答报文和一个应答报文，这三个报文在浏览器和服务器之间传递。该握手首先由客户端尝试建立起通信，而后服务器应答并接受客户端的请求，最后由客户端发出该请求已经被接受的报文。一旦TCP/IP连接建立，浏览器会通过该连接向远程服务器发送HTTP的GET请求。远程服务器找到资源并使用HTTP响应返回该资源，值为200的HTTP响应状态表示一个正确的响应。此时，Web服务器提供资源服务，客户端开始下载资源。下载的资源包括了html文件，css文件，javascript文件,image文件。然后开始构建一颗渲染树和一颗DOM树，期间会有css阻塞和js阻塞。所以底层是需要一个静态服务器支撑。这里面我原生构造一个静态服务器，不采用express框架。
事实上每一次资源文件请求的过程是一次次GET请求。下面我解释一下客户端（浏览器端或者采用linux下采用curl方式）的GET请求所对应的服务端处理过程。一次Get请求发送到服务端后，服务端可以根据GET请求对应一个资源文件的路径。知道了这个路径后，我们就可以采用文件读写的方式获取指定路径下的资源，然后返回给客户端。
我们知道Node里面的文件读写的API有readFile和readFileSync，但是更好的方式是采用流的方式去读取文件，采用流的方式的优点是可以采用缓存和gzip压缩。
OK，那么如何实现缓存呢？通常情况下，客户端第一次去请求的时候，服务端会读取资源文件，返回给客户端。但是第二次再去请求同样的文件时，这个时候还是需要发送一次请求到服务端。服务端会根据Expires, cache-control, If-Modified-Since等Http头信息判断这个资源是否已经缓存过。如果有缓存，服务端则不会再次访问资源文件的实际路径。直接返回缓存的资源。
server.js
/**
* 聊天室服务端
* 功能：实现了Node版的静态服务器
* 实现了缓存，gzip压缩等
* @ author Cheng Liufeng
* @ date 2014/8/30
*/
// 设置端口号
var PORT = 3000;
// 引入模块
var http = require('http');
var url = require('url');
var fs = require('fs');
var path = require('path');
var zlib = require('zlib');
// 引入文件
var mime = require('./mime').types;
var config = require('./config');
var chatServer = require('./utils/chat_server');
var server = http.createServer(function (req, res) {
res.setHeader("Server","Node/V8");
// 获取文件路径
var pathName = url.parse(req.url).pathname;
if(pathName.slice(-1) === "/"){
pathName = pathName + "index.html"; //默认取当前默认下的index.html
}
// 安全处理（当使用Linux 的 curl命令访问时，存在安全隐患）
var realPath = path.join("client", path.normalize(pathName.replace(/\.\./g, "")));
// 检查文件路径是否存在
path.exists(realPath, function(exists) {
// 当文件不存在时的情况， 输出一个404错误
if (!exists) {
res.writeHead(404, "Not Found", {'Content-Type': 'text/plain'});
res.write("The request url" + pathName +" is not found!");
res.end();
} else { // 当文件存在时的处理逻辑
fs.stat(realPath, function(err, stat) {
// 获取文件扩展名
var ext = path.extname(realPath);
ext = ext ? ext.slice(1) : "unknown";
var contentType = mime[ext] || "text/plain";
// 设置 Content-Type
res.setHeader("Content-Type", contentType);
var lastModified = stat.mtime.toUTCString();
var ifModifiedSince = "If-Modified-Since".toLowerCase();
res.setHeader("Last-Modified", lastModified);
if (ext.match(config.Expires.fileMatch)) {
var expires = new Date();
expires.setTime(expires.getTime() + config.Expires.maxAge * 1000);
res.setHeader("Expires", expires.toUTCString());
res.setHeader("Cache-Control", "max-age=" + config.Expires.maxAge);
}
if (req.headers[ifModifiedSince] && lastModified == req.headers[ifModifiedSince]) {
res.writeHead(304, "Not Modified");
res.end();
} else {
// 使用流的方式去读取文件
var raw = fs.createReadStream(realPath);
var acceptEncoding = req.headers['accept-encoding'] || "";
var matched = ext.match(config.Compress.match);
if (matched && acceptEncoding.match(/\bgzip\b/)) {
res.writeHead(200, "Ok", {'Content-Encoding': 'gzip'});
raw.pipe(zlib.createGzip()).pipe(res);
} else if (matched && acceptEncoding.match(/\bdeflate\b/)) {
res.writeHead(200, "Ok", {'Content-Encoding': 'deflate'});
raw.pipe(zlib.createDeflate()).pipe(res);
} else {
res.writeHead(200, "Ok");
raw.pipe(res);
}
//下面是普通的读取文件的方式，不推荐
// fs.readFile(realPath, "binary", function(err, data) {
// if(err) {
// // file exists, but have some error while read
// res.writeHead(500, {'Content-Type': 'text/plain'});
// res.end(err);
// } else {
// // file exists, can success return
// res.writeHead(200, {'Content-Type': contentType});
// res.write(data, "binary");
// res.end();
// }
// });
}
});
}
});
});
//监听3000端口
server.listen(PORT, function() {
console.log("Server is listening on port " + PORT + "!");
});
// 让socket.io服务器和http服务器共享一个端口
chatServer.listen(server);
二，服务端利用WebSocket构建聊天室服务端
为什么采用websocket?
我们知道现在主流的聊天室还是采用ajax去实现客户端和服务端的通信。采用的是一种轮询的机制。所谓轮询，就是客户端每隔一段时间就去发送一次请求，询问服务端，看看服务端有没有新的聊天数据，如果有新的数据，就返回给客户端。
Websocket则完全不同。 websocket是基于长链接。就是客户端和服务端一旦建立链接之后，这个链接就会一直存在。 是一种全双工的通信。 这个时候的机制有点类似发布-订阅模式。 客户端会订阅一些事件，一旦服务端有新的数据出现，会主动推送给客户端。
websocket采用的是ws协议，不是http协议或者https协议。另外采用websocket的另一个好处就是可以减少很多数据流量。文章开头，我已经介绍了传统的一次资源请求过程，需要三次握手协议，而且每次请求头所占空间比较大，这样会很费流量。而Websocket里面的互相沟通的Header是很小的-大概只有 2 Bytes。
/** * 聊天服务。 */ var socketio = require('socket.io'); var io; var guestNumber = 1; //初始用户名编号 var nickNames = {}; // 昵称列表 var namesUsed = []; //使用过的用户名 var currentRoom = {}; //当前聊天室
function assignGuestName(socket, guestNumber, nickNames, namesUsed) { var name = 'Guest' + guestNumber; nickNames[socket.id] = name; socket.emit('nameResult', { success: true, name: name }); namesUsed.push(name); return guestNumber + 1; } function joinRoom(socket, room) { socket.join(room); currentRoom[socket.id] = room; socket.emit('joinResult', {room: room}); socket.broadcast.to(room).emit('message', { text: nickNames[socket.id] + 'has joined ' + room + '.' }); } function handleMessageBroadcasting(socket) { socket.on('message', function(message) { socket.broadcast.to(message.room).emit('message', { text: nickNames[socket.id] + ':' + message.text }); }); } exports.listen = function(server) { io = socketio.listen(server); io.set('log level', 1); // 定义每个用户的连接处理 io.sockets.on('connection', function(socket) { // 分配一个用户名 guestNumber = assignGuestName(socket, guestNumber, nickNames, namesUsed); // 将用户加入聊天室Lobby里 joinRoom(socket, 'Lobby'); //处理聊天信息 handleMessageBroadcasting(socket, nickNames); //handleNameChangeAttempts(socket, nickNames, namesUsed); //handleRoomJoining(socket); //handleClientDisconnection(socket, nickNames, namesUsed); }); };
三，利用Angular搭建聊天室客户端
为什么使用Angular?
作为一款前端MVC框架，Angular.js无疑是引人注目的。模块化，双向数据绑定，指令系统，依赖注入。而且Angular内置jquerylite，这让熟悉jQuery语法的同学很容易上手。
当然，个人认为， angular在构建一个单页应用和crud项目方面有很大的优势。 我们这个聊天室就是基于SPA（single page application）的目的。
index.html
<!DOCTYPE html> <html ng-app="chatApp"> <head> <meta name="viewport" content="width=device-width, user-scalable=no"> </head> <body ng-controller="InitCtrl"> <div ng-view></div> <script src="lib/angular.js"></script> <script src="lib/angular-route.js"></script> <script src="lib/socket.io.js"></script> <script src="app.js"></script> <script src="controllers/InitCtrl.js"></script> </body> </html>
怎样构建一个单页应用？单页应用的原理？
先谈谈单页应用的原理。所谓单页，并不是整个页面无刷新。当你审查一下google chrome的console控制台的时候，你会发现，angular内部还是采用了ajax去异步请求资源。所以只是局部刷新。但是这种方式相对于以前的DOM节点的删除和修改已经有很大的进步了。
构建单页应用，我们需要借助于angular-route.js。这个angular子项目可以帮助我们定义路由和对应的逻辑处理控制器。利用它，我们可以实现一个单页应用。
app.js
/** * 客户端（目前只支持浏览器，将来会扩展到移动端）程序入口文件 * 创建一个模块，并且命名为chatApp * 配置路由，实现单页应用(single page application) */ var chatApp = angular.module("chatApp", ['ngRoute']); // 路由配置 chatApp.config(function($routeProvider) { $routeProvider.when('/', { templateUrl : 'views/init.html', controller: 'InitCtrl' }) .when('/init', { templateUrl : 'views/init.html', controller: 'InitCtrl' }); });
客户端聊天界面的代码逻辑如下
InitCtrl.js
/** * # InitCtrl */ angular.module('chatApp').controller('InitCtrl', function($scope) { var socket = io.connect('http://127.0.0.1:3000'); socket.on('nameResult', function(result) { var message; if (result.success) { message = 'you are now known as ' + result.name + '.'; console.log('message=', message); document.getElementById('guestname').innerHTML = message; } else { message = result.message; } }); socket.on('joinResult', function(result) { document.getElementById('room').innerHTML = result.room; }); $scope.sendMessage = function() { var message = { room: 'Lobby', text: document.getElementById('user_input').value }; socket.emit('message', message); }; socket.on('message', function(message) { var p = document.createElement('p'); p.innerHTML = message.text; document.getElementById('message').appendChild(p); }); });
