为什么要使用WebSocket:实时通信技术深度解析

为什么要使用WebSocket:实时通信技术深度解析

引言

在现代Web应用中,实时通信已成为不可或缺的功能需求。从在线聊天、股票交易、在线游戏到协同编辑,实时数据交互对用户体验至关重要。本文将深入分析四种主要的实时通信技术:WebSocket、SSE(Server-Sent Events)、轮询(Polling)和Socket,并通过对比阐述WebSocket技术的优势和必要性。

四种实时通信技术详解

1. WebSocket

基本概念

WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议,由HTML5规范引入。它允许服务器和客户端之间建立持久连接,实现真正的双向实时通信。

工作原理
  1. 握手阶段:客户端通过HTTP Upgrade请求建立WebSocket连接
  2. 协议升级:服务器响应101状态码,协议从HTTP升级为WebSocket
  3. 持久连接:建立TCP连接后,双方可以随时发送数据帧
  4. 数据帧传输:使用轻量级的帧格式传输数据,减少协议开销
优点
  • 真正的双向通信:服务器可以主动推送数据到客户端
  • 低延迟:连接建立后无需HTTP头部开销
  • 高效传输:数据帧格式轻量,协议开销小
  • 持久连接:避免频繁的连接建立和断开
  • 跨域支持:支持跨域通信
缺点
  • 协议复杂性:需要处理连接状态管理
  • 浏览器兼容性:较老的浏览器不支持
  • 服务器资源:需要维护大量持久连接
  • 防火墙/代理:可能被某些网络设备阻断
适用场景
  • 实时聊天应用
  • 在线游戏
  • 股票交易平台
  • 协同编辑工具
  • 实时数据监控

2. SSE(Server-Sent Events)

基本概念

SSE是HTML5规范的一部分,允许服务器向客户端推送事件流。它是一种单向通信机制,仅支持服务器到客户端的单向数据推送。

工作原理
  1. 建立连接:客户端通过EventSource API建立连接
  2. 事件流传输:服务器发送text/event-stream格式的数据
  3. 事件处理:客户端监听特定事件类型进行处理
  4. 自动重连:连接断开时自动尝试重新连接
优点
  • 简单易用:API简单,易于实现
  • 自动重连:内置重连机制
  • 文本格式:数据格式简单易读
  • HTTP兼容:基于HTTP,兼容性好
缺点
  • 单向通信:只能服务器向客户端推送
  • 文本限制:仅支持文本数据传输
  • 连接限制:浏览器对并发连接数有限制
适用场景
  • 新闻推送
  • 股票价格更新
  • 社交媒体通知
  • 实时日志监控

3. 轮询(Polling)

基本概念

轮询是最简单的实时通信实现方式,客户端定期向服务器发送请求检查是否有新数据。

工作原理
  1. 定期请求:客户端按固定间隔发送HTTP请求
  2. 服务器响应:服务器返回当前数据状态
  3. 重复过程:无论是否有数据更新都重复此过程
类型
  • 短轮询:固定时间间隔请求
  • 长轮询:服务器保持请求直到有数据或超时
优点
  • 实现简单:技术门槛低
  • 兼容性好:所有浏览器都支持
  • 防火墙友好:基于标准HTTP
缺点
  • 高延迟:数据更新不及时
  • 资源浪费:大量无效请求
  • 服务器压力:频繁请求增加服务器负载
  • 实时性差:无法实现真正的实时通信
适用场景
  • 简单的数据更新
  • 对实时性要求不高的场景
  • 兼容性要求极高的环境

4. Socket(传统Socket编程)

基本概念

传统Socket编程是操作系统级别的网络通信接口,提供底层的双向通信能力。

工作原理
  1. 创建Socket:应用程序创建Socket对象
  2. 绑定端口:绑定到特定端口
  3. 监听连接:服务器监听客户端连接
  4. 数据传输:通过Socket发送和接收数据
优点
  • 完全控制:提供最大的灵活性
  • 高性能:直接操作系统接口
  • 协议无关:可以自定义任何协议
缺点
  • 复杂性高:需要处理底层细节
  • 浏览器限制:浏览器环境无法直接使用
  • 安全性:需要自行处理安全机制
  • 跨平台问题:不同平台实现差异
适用场景
  • 桌面应用程序
  • 游戏服务器
  • 高性能后端服务
  • 自定义协议开发

技术对比分析

通信模式对比

技术通信模式实时性协议开销实现复杂度
WebSocket全双工双向极高中等
SSE单向推送中等简单
轮询客户端请求简单
Socket全双工双向极高最低复杂

性能对比

延迟表现
  • WebSocket:连接建立后延迟最低(毫秒级)
  • SSE:中等延迟,受HTTP协议限制
  • 轮询:延迟最高,受轮询间隔影响
  • Socket:延迟最低,但受网络条件影响
资源消耗
  • WebSocket:连接维护成本中等
  • SSE:服务器推送成本较低
  • 轮询:请求/响应循环资源浪费严重
  • Socket:资源消耗最低,但开发成本高

适用场景对比

场景需求WebSocketSSE轮询Socket
双向实时聊天✅ 最佳选择❌ 不支持❌ 不适用✅ 可用但复杂
服务器推送通知✅ 优秀✅ 最佳选择⚠️ 可用但低效✅ 可用
简单数据更新✅ 过度✅ 合适✅ 简单实现❌ 过度复杂
高性能游戏✅ 优秀❌ 不适用❌ 不适用✅ 最佳选择
浏览器环境✅ 原生支持✅ 原生支持✅ 完全支持❌ 不支持

WebSocket的优势与必要性

1. 真正的实时双向通信

WebSocket解决了HTTP协议固有的请求-响应模式的限制,实现了真正的双向实时通信。在需要频繁数据交换的场景中,这种能力至关重要。

2. 显著降低网络开销

相比轮询技术,WebSocket避免了重复的HTTP头部传输,大大减少了网络带宽消耗。对于移动端应用或网络条件较差的环境,这一优势尤为明显。

3. 改善用户体验

低延迟的实时通信能够提供更流畅的用户体验。在聊天应用、在线协作等场景中,用户可以感受到几乎无延迟的交互体验。

4. 服务器性能优化

WebSocket的持久连接机制减少了服务器处理连接建立和断开的开销,使得服务器能够更高效地处理大量并发连接。

5. 现代Web标准支持

作为HTML5标准的一部分,WebSocket得到了现代浏览器的广泛支持,且具有很好的向前兼容性。

实际应用案例

案例1:实时聊天应用

// WebSocket实现实时聊天的核心优势:
// 1. 消息即时到达,无感知延迟
// 2. 支持群聊、私聊等多种聊天模式
// 3. 在线状态实时更新
// 4. 消息已读状态同步

案例2:金融交易平台

// WebSocket在金融交易中的优势:
// 1. 股价实时推送,毫秒级更新
// 2. 交易指令即时执行
// 3. 市场数据实时分析
// 4. 风险控制实时监控

案例3:在线协作工具

// WebSocket支持多人协作:
// 1. 文档实时同步编辑
// 2. 光标位置共享
// 3. 操作历史追踪
// 4. 冲突解决机制

WebSocket Hook实现详解

分步实现方案

下面将WebSocket Hook的实现分解为多个逻辑清晰的步骤,每个步骤包含对应的代码片段、设计思路和技术原理说明。

步骤1:基础接口定义和配置管理

设计思路:首先定义清晰的类型接口和配置选项,为后续实现提供类型安全和配置灵活性。

技术选型理由

  • 使用TypeScript接口确保类型安全
  • 合理的默认配置减少用户配置负担
  • 模块化设计便于扩展和维护

实现原理:通过接口定义约束数据结构,通过配置合并提供灵活的定制能力。

/**
 * WebSocket配置选项接口
 */
export interface WebSocketOptions {
  url: string;
  protocols?: string | string[];
  heartbeatInterval?: number;
  heartbeatTimeout?: number;
  maxReconnectAttempts?: number;
  reconnectInterval?: number;
  reconnectDelay?: number;
  autoConnect?: boolean;
  connectTimeout?: number;
  timeGradient?: {
    enabled?: boolean;
    windowSize?: number;
    minInterval?: number;
    maxInterval?: number;
    smoothingFactor?: number;
  };
}

/**
 * 默认配置常量
 */
const DEFAULT_OPTIONS: Required<Omit<WebSocketOptions, 'url' | 'protocols'>> = {
  heartbeatInterval: 30000,
  heartbeatTimeout: 10000,
  maxReconnectAttempts: 5,
  reconnectInterval: 3000,
  reconnectDelay: 1000,
  autoConnect: true,
  connectTimeout: 10000,
  timeGradient: {
    enabled: true,
    windowSize: 60000,
    minInterval: 1000,
    maxInterval: 60000,
    smoothingFactor: 0.7,
  },
};
步骤2:消息处理器和Hook接口定义

设计思路:定义消息处理机制和Hook的公共接口,实现类型安全的消息分发。

技术选型理由

  • 泛型支持多种消息类型
  • Set数据结构提高处理器查找效率
  • 清晰的接口定义便于使用和扩展

实现原理:使用Map存储消息类型与处理器的映射关系,支持同一消息类型的多个处理器。

/**
 * 消息处理器函数类型定义
 */
export interface MessageHandler<T = any> {
  (data: T): void;
}

/**
 * WebSocket Hook接口定义
 */
export interface WebSocketHook {
  readonly readyState: number;
  readonly isConnected: boolean;
  connect(): void;
  close(code?: number, reason?: string): void;
  send<T = any>(message: T, type?: string): boolean;
  on<T = any>(type: string, handler: MessageHandler<T>): void;
  off(type: string, handler?: MessageHandler): void;
  getStats(): WebSocketStats;
}
步骤3:时间梯度优化算法实现

设计思路:实现自适应时间间隔优化算法,根据网络状况动态调整参数。

技术选型理由

  • 基于统计学的变异系数评估连接稳定性
  • 平滑因子避免参数剧烈波动
  • 频率限制防止过度计算

实现原理:通过分析历史连接时间间隔的统计特征,计算最优的心跳和重连间隔。

class TimeGradientCalculator {
  private windowSize: number;
  private minInterval: number;
  private maxInterval: number;
  private smoothingFactor: number;
  private timeRecords: number[] = [];
  private latencyRecords: number[] = [];
  private currentInterval: number;

  constructor(config: Required<WebSocketOptions['timeGradient']>) {
    this.windowSize = config.windowSize;
    this.minInterval = config.minInterval;
    this.maxInterval = config.maxInterval;
    this.smoothingFactor = config.smoothingFactor;
    this.currentInterval = config.minInterval;
  }

  addRecord(timestamp: number, latency?: number): void {
    this.timeRecords.push(timestamp);
    if (latency !== undefined) {
      this.latencyRecords.push(latency);
    }
    this.cleanupRecords();
    this.calculateOptimalInterval();
  }

  private calculateOptimalInterval(): void {
    if (this.timeRecords.length < 2) {
      this.currentInterval = this.minInterval;
      return;
    }

    // 计算时间间隔的变异系数
    const intervals: number[] = [];
    for (let i = 1; i < this.timeRecords.length; i++) {
      intervals.push(this.timeRecords[i] - this.timeRecords[i - 1]);
    }

    const mean = intervals.reduce((sum, val) => sum + val, 0) / intervals.length;
    const variance = intervals.reduce((sum, val) => sum + Math.pow(val - mean, 2), 0) / intervals.length;
    const coefficientOfVariation = Math.sqrt(variance) / mean;

    // 基于变异系数和延迟计算自适应间隔
    let adaptiveInterval = mean;
    if (coefficientOfVariation > 0.5) {
      adaptiveInterval *= 1 + coefficientOfVariation;
    }

    // 应用平滑因子和边界限制
    this.currentInterval = Math.max(
      this.minInterval,
      Math.min(this.maxInterval, adaptiveInterval)
    );
  }

  getCurrentInterval(): number {
    return this.currentInterval;
  }
}
步骤4:连接管理和状态维护

设计思路:实现完整的连接生命周期管理,包括连接建立、断开、重连等状态转换。

技术选型理由

  • 状态机模式管理连接状态
  • 指数退避算法实现智能重连
  • 超时机制防止连接阻塞

实现原理:通过WebSocket原生事件和定时器实现连接状态的管理和自动恢复。

const connect = (): void => {
  if (ws?.readyState === WebSocketState.CONNECTING) {
    console.warn('WebSocket连接正在进行中,跳过重复连接');
    return;
  }

  if (ws) {
    ws.close();
    ws = null;
  }

  try {
    ws = new WebSocket(config.url, config.protocols);
    isManualClose = false;

    // 设置连接超时
    const connectTimeoutTimer = setTimeout(() => {
      if (ws?.readyState === WebSocketState.CONNECTING) {
        console.error('WebSocket连接超时');
        ws.close();
        handleDisconnect();
      }
    }, config.connectTimeout);

    ws.onopen = (event) => {
      clearTimeout(connectTimeoutTimer);
      console.log('WebSocket连接成功');
      stats.connectCount++;
      reconnectAttempts = 0;
      startHeartbeat();
    };

    ws.onclose = (event) => {
      console.log(`WebSocket连接关闭,代码: ${event.code}, 原因: ${event.reason}`);
      if (!isManualClose) {
        handleDisconnect();
      }
    };

    ws.onerror = (event) => {
      console.error('WebSocket连接错误', event);
    };

  } catch (error) {
    console.error('WebSocket连接创建失败', error);
    handleDisconnect();
  }
};
步骤5:心跳检测和健康监控

设计思路:实现自适应心跳检测机制,动态调整检测频率基于网络状况。

技术选型理由

  • 双向验证确保连接有效性
  • 动态间隔适应网络变化
  • 超时检测快速发现连接问题

实现原理:定期发送心跳包并等待响应,通过响应时间测量网络延迟,动态调整检测频率。

const sendHeartbeat = (): void => {
  if (!getIsConnected()) return;

  const heartbeatMessage = {
    type: HEARTBEAT_TYPE,
    timestamp: Date.now(),
  };

  if (send(heartbeatMessage)) {
    lastHeartbeatSentTime = Date.now();

    // 设置心跳超时检查
    if (heartbeatTimeoutTimer) {
      clearTimeout(heartbeatTimeoutTimer);
    }

    heartbeatTimeoutTimer = setTimeout(() => {
      console.warn('WebSocket心跳超时,尝试重连');
      handleDisconnect();
    }, config.heartbeatTimeout);
  }
};

const startHeartbeat = (): void => {
  stopHeartbeat();

  const optimalInterval = config.timeGradient.enabled
    ? timeGradient.getCurrentInterval()
    : config.heartbeatInterval;

  heartbeatTimer = setInterval(() => {
    sendHeartbeat();
  }, optimalInterval);

  sendHeartbeat();
};
步骤6:消息分发和处理系统

设计思路:实现类型安全的消息分发机制,支持多种消息类型的并行处理。

技术选型理由

  • 类型化消息处理提高代码安全性
  • 错误隔离防止单个处理器影响整体
  • 高性能的消息路由机制

实现原理:使用消息类型作为路由键,将消息分发到对应的处理器集合。

const messageHandlers = new Map<string, Set<MessageHandler>>();

const triggerMessageHandlers = (type: string, data: any): void => {
  const handlers = messageHandlers.get(type);
  if (handlers) {
    handlers.forEach((handler) => {
      try {
        handler(data);
      } catch (error) {
        console.error(`消息处理器执行失败 (${type}):`, error);
      }
    });
  }
};

const on = <T = any>(type: string, handler: MessageHandler<T>): void => {
  if (!messageHandlers.has(type)) {
    messageHandlers.set(type, new Set());
  }
  messageHandlers.get(type)!.add(handler as MessageHandler);
};

const off = (type: string, handler?: MessageHandler): void => {
  const handlers = messageHandlers.get(type);
  if (handlers) {
    if (handler) {
      handlers.delete(handler);
    } else {
      handlers.clear();
    }
  }
};
步骤7:统计信息和性能监控

设计思路:提供详细的连接统计信息,便于监控和故障诊断。

技术选型理由

  • 全面的性能指标收集
  • 实时状态监控能力
  • 便于集成监控系统

实现原理:在关键操作点记录统计信息,提供实时性能数据。

const stats: WebSocketStats = {
  connectCount: 0,
  disconnectCount: 0,
  reconnectCount: 0,
  sentMessages: 0,
  receivedMessages: 0,
};

const getStats = (): WebSocketStats => {
  const result: WebSocketStats = { ...stats };

  if (config.timeGradient.enabled) {
    const gradientStats = timeGradient.getStats();
    result.timeGradientStats = {
      currentHeartbeatInterval: gradientStats.currentInterval,
      currentReconnectInterval: config.reconnectInterval * Math.pow(2, reconnectAttempts),
      averageLatency: gradientStats.averageLatency,
      stabilityScore: gradientStats.stabilityScore,
      recentConnections: timeGradient['timeRecords'],
    };
  }

  return result;
};

完整可运行的最终代码版本

整合以上所有步骤,提供完整的WebSocket Hook实现:

/**
 * 完整的WebSocket Hook实现
 */
export const useWebsocket = (options: WebSocketOptions): WebSocketHook => {
  // 配置合并
  const config = {
    ...DEFAULT_OPTIONS,
    ...options,
  };

  // 内部状态初始化
  let ws: WebSocket | null = null;
  let heartbeatTimer: NodeJS.Timeout | null = null;
  let heartbeatTimeoutTimer: NodeJS.Timeout | null = null;
  let reconnectTimer: NodeJS.Timeout | null = null;
  let reconnectAttempts = 0;
  let isManualClose = false;
  let lastHeartbeatTime = 0;
  let lastHeartbeatSentTime = 0;

  // 时间梯度计算器
  const timeGradient = new TimeGradientCalculator(
    config.timeGradient as Required<WebSocketOptions['timeGradient']>
  );

  // 消息处理器映射
  const messageHandlers = new Map<string, Set<MessageHandler>>();

  // 统计信息
  const stats: WebSocketStats = {
    connectCount: 0,
    disconnectCount: 0,
    reconnectCount: 0,
    sentMessages: 0,
    receivedMessages: 0,
  };

  // 实现所有步骤的函数...
  // [这里包含步骤4-7的所有函数实现]

  // 初始化
  if (config.autoConnect) {
    connect();
  }

  // 返回Hook实例
  return {
    get readyState() { return getReadyState(); },
    get isConnected() { return getIsConnected(); },
    connect,
    close: (code = 1000, reason = 'Normal closure') => {
      isManualClose = true;
      if (reconnectTimer) clearTimeout(reconnectTimer);
      if (ws) ws.close(code, reason);
    },
    send,
    on,
    off,
    getStats,
  };
};

技术实现要点总结

  1. 模块化设计:每个功能模块独立实现,便于测试和维护
  2. 类型安全:完整的TypeScript类型定义,减少运行时错误
  3. 性能优化:智能算法动态调整参数,避免资源浪费
  4. 错误恢复:完善的错误处理和自动重连机制
  5. 可观测性:详细的统计信息便于监控和调试

这个分步实现方案确保了代码的可读性、可维护性和可扩展性,每个步骤都可以独立测试和验证。

/**
 * WebSocket通用Hook
 * 提供完整的WebSocket连接管理,包括心跳检测、重连策略、消息类型注册等功能
 *
 * @remarks
 * 该Hook实现了以下核心功能:
 * - 自动重连机制,支持最大重连次数和指数退避策略
 * - 智能心跳检测,支持自适应心跳间隔调整
 * - 消息类型注册和分发机制
 * - 连接状态监控和统计信息收集
 * - 时间梯度优化算法,根据网络状况动态调整参数
 *
 * @example
 * ```typescript
 * const ws = useWebsocket({
 *   url: 'ws://localhost:8080',
 *   heartbeatInterval: 30000,
 *   maxReconnectAttempts: 5
 * });
 *
 * ws.on('message', (data) => console.log(data));
 * ws.send({ action: 'ping' });
 * ```
 */

/**
 * WebSocket配置选项接口
 *
 * @remarks
 * 该接口定义了WebSocket连接的所有可配置参数,包括连接参数、重连策略、心跳检测等
 * 所有参数都有合理的默认值,用户可以根据需要覆盖
 *
 * @property {string} url - WebSocket服务器地址,必需参数
 * @property {string|string[]} [protocols] - WebSocket子协议数组,默认为空
 * @property {number} [heartbeatInterval=30000] - 心跳间隔时间(毫秒),默认30秒
 * @property {number} [heartbeatTimeout=10000] - 心跳超时时间(毫秒),默认10秒
 * @property {number} [maxReconnectAttempts=5] - 最大重连次数,默认5次
 * @property {number} [reconnectInterval=3000] - 重连间隔时间(毫秒),默认3秒
 * @property {number} [reconnectDelay=1000] - 初始重连延迟(毫秒),默认1秒
 * @property {boolean} [autoConnect=true] - 是否自动连接,默认true
 * @property {number} [connectTimeout=10000] - 连接超时时间(毫秒),默认10秒
 * @property {Object} [timeGradient] - 时间梯度配置,用于智能参数调整
 * @property {boolean} [timeGradient.enabled=true] - 是否启用时间梯度优化
 * @property {number} [timeGradient.windowSize=60000] - 梯度计算窗口大小(毫秒)
 * @property {number} [timeGradient.minInterval=1000] - 最小时间间隔(毫秒)
 * @property {number} [timeGradient.maxInterval=60000] - 最大时间间隔(毫秒)
 * @property {number} [timeGradient.smoothingFactor=0.7] - 梯度平滑因子(0-1)
 */
export interface WebSocketOptions {
  /** WebSocket服务器地址 */
  url: string;
  /** 协议数组,默认为空 */
  protocols?: string | string[];
  /** 心跳间隔时间(毫秒),默认30秒 */
  heartbeatInterval?: number;
  /** 心跳超时时间(毫秒),默认10秒 */
  heartbeatTimeout?: number;
  /** 最大重连次数,默认5次 */
  maxReconnectAttempts?: number;
  /** 重连间隔时间(毫秒),默认3秒 */
  reconnectInterval?: number;
  /** 初始重连延迟(毫秒),默认1秒 */
  reconnectDelay?: number;
  /** 是否自动连接,默认true */
  autoConnect?: boolean;
  /** 连接超时时间(毫秒),默认10秒 */
  connectTimeout?: number;
  /** 时间梯度配置 */
  timeGradient?: {
    /** 是否启用时间梯度优化,默认true */
    enabled?: boolean;
    /** 梯度计算窗口大小(毫秒),默认60000 */
    windowSize?: number;
    /** 最小时间间隔(毫秒),默认1000 */
    minInterval?: number;
    /** 最大时间间隔(毫秒),默认60000 */
    maxInterval?: number;
    /** 梯度平滑因子(0-1),默认0.7 */
    smoothingFactor?: number;
  };
}

/**
 * 消息处理器函数类型定义
 *
 * @remarks
 * 该类型定义了处理WebSocket消息的回调函数签名
 * 用户可以通过注册不同类型的消息处理器来处理特定类型的消息
 *
 * @template T - 消息数据类型,默认为any
 * @param {T} data - 接收到的消息数据
 * @returns {void}
 *
 * @example
 * ```typescript
 * const messageHandler: MessageHandler<MyMessageType> = (data) => {
 *   console.log('收到消息:', data);
 * };
 * ```
 */
export interface MessageHandler<T = any> {
  (data: T): void;
}

/**
 * WebSocket Hook接口定义
 *
 * @remarks
 * 该接口定义了WebSocket Hook的所有公共方法,用户可以通过这些方法控制WebSocket连接
 * 所有方法都是线程安全的,可以在任何地方调用
 *
 * @property {number} readyState - 当前WebSocket连接状态,只读属性
 * @property {boolean} isConnected - 是否已连接,只读属性
 *
 * @method connect - 建立WebSocket连接
 * @method close - 关闭WebSocket连接
 * @method send - 发送消息
 * @method on - 注册消息处理器
 * @method off - 注销消息处理器
 * @method getStats - 获取连接统计信息
 * @method updateTimeGradient - 动态调整时间梯度配置
 * @method recalculateTimeGradient - 手动触发时间梯度重新计算
 */
export interface WebSocketHook {
  /**
   * 连接状态
   * @returns {number} WebSocket连接状态,对应WebSocketState枚举值
   */
  readonly readyState: number;

  /**
   * 是否已连接
   * @returns {boolean} 如果连接状态为OPEN则返回true,否则返回false
   */
  readonly isConnected: boolean;

  /**
   * 连接WebSocket
   * @returns {void}
   * @remarks 如果连接正在进行中,该方法会跳过重复连接
   */
  connect(): void;

  /**
   * 关闭WebSocket连接
   * @param {number} [code=1000] - 关闭代码,默认1000(正常关闭)
   * @param {string} [reason='Normal closure'] - 关闭原因
   * @returns {void}
   * @remarks 手动关闭后不会触发自动重连机制
   */
  close(code?: number, reason?: string): void;

  /**
   * 发送消息
   * @template T - 消息数据类型
   * @param {T} message - 要发送的消息对象
   * @param {string} [type='default'] - 消息类型,用于消息分发
   * @returns {boolean} 发送成功返回true,失败返回false
   * @remarks 消息会被自动包装为JSON格式,并添加type字段
   */
  send<T = any>(message: T, type?: string): boolean;

  /**
   * 注册消息处理器
   * @template T - 消息数据类型
   * @param {string} type - 消息类型
   * @param {MessageHandler<T>} handler - 消息处理函数
   * @returns {void}
   * @remarks 可以为同一消息类型注册多个处理器
   */
  on<T = any>(type: string, handler: MessageHandler<T>): void;

  /**
   * 注销消息处理器
   * @param {string} type - 消息类型
   * @param {MessageHandler} [handler] - 要注销的处理器函数,不传则注销该类型所有处理器
   * @returns {void}
   */
  off(type: string, handler?: MessageHandler): void;

  /**
   * 获取连接统计信息
   * @returns {WebSocketStats} 连接统计信息对象
   */
  getStats(): WebSocketStats;

  /**
   * 动态调整时间梯度配置
   * @param {Partial<WebSocketOptions['timeGradient']>} config - 新的时间梯度配置
   * @returns {void}
   * @remarks 配置更新后会重新创建时间梯度计算器
   */
  updateTimeGradient(config: Partial<WebSocketOptions['timeGradient']>): void;

  /**
   * 手动触发时间梯度重新计算
   * @returns {void}
   * @remarks 强制重新计算最优时间间隔,并重新启动心跳检测
   */
  recalculateTimeGradient(): void;
}

/**
 * WebSocket连接统计信息接口
 *
 * @remarks
 * 该接口定义了WebSocket连接的统计信息,用于监控连接状态和性能指标
 * 统计信息包括连接次数、消息数量、时间梯度优化数据等
 *
 * @property {number} connectCount - 连接成功次数
 * @property {number} disconnectCount - 连接断开次数
 * @property {number} reconnectCount - 自动重连次数
 * @property {number} sentMessages - 发送消息总数
 * @property {number} receivedMessages - 接收消息总数
 * @property {Date} [lastConnectTime] - 最后连接成功时间
 * @property {Date} [lastDisconnectTime] - 最后连接断开时间
 * @property {Object} [timeGradientStats] - 时间梯度统计信息(仅当启用时间梯度优化时存在)
 * @property {number} timeGradientStats.currentHeartbeatInterval - 当前心跳间隔(毫秒)
 * @property {number} timeGradientStats.currentReconnectInterval - 当前重连间隔(毫秒)
 * @property {number} timeGradientStats.averageLatency - 平均网络延迟(毫秒)
 * @property {number} timeGradientStats.stabilityScore - 连接稳定性评分(0-100,越高越稳定)
 * @property {number[]} timeGradientStats.recentConnections - 最近连接时间记录(时间戳数组)
 */
export interface WebSocketStats {
  /** 连接次数 */
  connectCount: number;
  /** 断开次数 */
  disconnectCount: number;
  /** 重连次数 */
  reconnectCount: number;
  /** 发送消息数量 */
  sentMessages: number;
  /** 接收消息数量 */
  receivedMessages: number;
  /** 最后连接时间 */
  lastConnectTime?: Date;
  /** 最后断开时间 */
  lastDisconnectTime?: Date;
  /** 时间梯度统计信息 */
  timeGradientStats?: {
    /** 当前心跳间隔 */
    currentHeartbeatInterval: number;
    /** 当前重连间隔 */
    currentReconnectInterval: number;
    /** 平均网络延迟 */
    averageLatency: number;
    /** 连接稳定性评分(0-100) */
    stabilityScore: number;
    /** 最近连接时间记录 */
    recentConnections: number[];
  };
}

/**
 * WebSocket连接状态枚举
 *
 * @remarks
 * 该枚举定义了WebSocket连接的四种标准状态,对应WebSocket API的readyState属性
 *
 * @enum {number}
 * @property {number} CONNECTING=0 - 连接正在进行中
 * @property {number} OPEN=1 - 连接已建立,可以通信
 * @property {number} CLOSING=2 - 连接正在关闭中
 * @property {number} CLOSED=3 - 连接已关闭或无法打开
 */
export enum WebSocketState {
  CONNECTING = 0,
  OPEN = 1,
  CLOSING = 2,
  CLOSED = 3,
}

/** 心跳消息类型常量*/
const HEARTBEAT_TYPE = '__heartbeat__';

/**
 * 默认配置常量
 *
 * @remarks
 * 该常量定义了WebSocket连接的所有默认配置参数
 * 当用户未提供相应配置时,将使用这些默认值
 *
 * @type {Required<Omit<WebSocketOptions, 'url' | 'protocols'>>}
 * @property {number} heartbeatInterval=30000 - 默认心跳间隔30秒
 * @property {number} heartbeatTimeout=10000 - 默认心跳超时10秒
 * @property {number} maxReconnectAttempts=5 - 默认最大重连次数5次
 * @property {number} reconnectInterval=3000 - 默认重连间隔3秒
 * @property {number} reconnectDelay=1000 - 默认初始重连延迟1秒
 * @property {boolean} autoConnect=true - 默认自动连接
 * @property {number} connectTimeout=10000 - 默认连接超时10秒
 * @property {Object} timeGradient - 默认时间梯度配置
 * @property {boolean} timeGradient.enabled=true - 默认启用时间梯度优化
 * @property {number} timeGradient.windowSize=60000 - 默认计算窗口60秒
 * @property {number} timeGradient.minInterval=1000 - 默认最小间隔1秒
 * @property {number} timeGradient.maxInterval=60000 - 默认最大间隔60秒
 * @property {number} timeGradient.smoothingFactor=0.7 - 默认平滑因子0.7
 */
const DEFAULT_OPTIONS: Required<Omit<WebSocketOptions, 'url' | 'protocols'>> = {
  heartbeatInterval: 30000,
  heartbeatTimeout: 10000,
  maxReconnectAttempts: 5,
  reconnectInterval: 3000,
  reconnectDelay: 1000,
  autoConnect: true,
  connectTimeout: 10000,
  timeGradient: {
    enabled: true,
    windowSize: 60000,
    minInterval: 1000,
    maxInterval: 60000,
    smoothingFactor: 0.7,
  },
};

/**
 * 时间梯度计算器类
 * 
 * @remarks
 * 该类实现了自适应时间间隔优化算法,根据网络状况动态调整心跳和重连间隔
 * 核心算法基于时间记录的统计分析和网络延迟评估
 * 
 * @example
 * ```typescript
 * const calculator = new TimeGradientCalculator({
 *   windowSize: 60000,
 *   minInterval: 1000,
 *   maxInterval: 60000,
 *   smoothingFactor: 0.7
 * });
 * 
 * calculator.addRecord(Date.now(), 150);
 * const optimalInterval = calculator.getCurrentInterval();
 * ```
 */
class TimeGradientCalculator {
  /** 计算窗口大小(毫秒),用于限制时间记录的范围 */
  private windowSize: number;

  /** 最小时间间隔(毫秒),防止间隔过短 */
  private minInterval: number;

  /** 最大时间间隔(毫秒),防止间隔过长 */
  private maxInterval: number;

  /** 平滑因子(0-1),用于平滑间隔变化,避免剧烈波动 */
  private smoothingFactor: number;

  /** 时间记录数组,存储连接成功的时间戳 */
  private timeRecords: number[] = [];

  /** 延迟记录数组,存储网络延迟数据 */
  private latencyRecords: number[] = [];

  /** 当前计算出的最优时间间隔 */
  private currentInterval: number;

  /**
   * 构造函数
   * @param config - 时间梯度配置参数
   * @remarks 初始化计算器参数并设置默认间隔
   */
  constructor(config: Required<WebSocketOptions['timeGradient']>) {
    this.windowSize = config!.windowSize;
    this.minInterval = config!.minInterval;
    this.maxInterval = config!.maxInterval;
    this.smoothingFactor = config!.smoothingFactor;
    this.currentInterval = config!.minInterval;
  }

  /**
   * 添加时间记录
   * @param timestamp - 时间戳
   * @param latency - 网络延迟(可选)
   * @remarks 添加记录后会自动清理过期数据并重新计算最优间隔
   */
  addRecord(timestamp: number, latency?: number): void {
    // 添加时间记录
    this.timeRecords.push(timestamp);

    // 添加延迟记录
    if (latency !== undefined) {
      this.latencyRecords.push(latency);
    }

    // 清理过期记录
    this.cleanupRecords();

    // 计算新的时间间隔
    this.calculateOptimalInterval();
  }

  /**
   * 清理过期记录
   * @remarks 移除超出时间窗口的记录,保持数据时效性
   */
  private cleanupRecords(): void {
    const now = Date.now();
    const cutoff = now - this.windowSize;

    // 清理时间记录
    this.timeRecords = this.timeRecords.filter((time) => time >= cutoff);

    // 清理延迟记录(保持与时间记录同步)
    if (this.latencyRecords.length > this.timeRecords.length) {
      this.latencyRecords = this.latencyRecords.slice(-this.timeRecords.length);
    }
  }

  /**
   * 计算最优时间间隔
   * @remarks 基于时间记录的统计分析和网络延迟评估计算自适应间隔
   */
  private calculateOptimalInterval(): void {
    if (this.timeRecords.length < 2) {
      this.currentInterval = this.minInterval;
      return;
    }

    // 缓存计算结果,避免重复计算
    const lastRecord = this.timeRecords[this.timeRecords.length - 1];
    const secondLastRecord = this.timeRecords[this.timeRecords.length - 2];

    // 如果时间间隔很短,避免频繁计算
    if (lastRecord - secondLastRecord < 100) {
      return;
    }

    // 计算时间间隔的变异系数
    const intervals: number[] = [];
    for (let i = 1; i < this.timeRecords.length; i++) {
      intervals.push(this.timeRecords[i] - this.timeRecords[i - 1]);
    }

    const mean = intervals.reduce((sum, val) => sum + val, 0) / intervals.length;
    const variance =
      intervals.reduce((sum, val) => sum + Math.pow(val - mean, 2), 0) / intervals.length;
    const coefficientOfVariation = Math.sqrt(variance) / mean;

    // 计算平均延迟
    const avgLatency =
      this.latencyRecords.length > 0
        ? this.latencyRecords.reduce((sum, val) => sum + val, 0) / this.latencyRecords.length
        : 0;

    // 基于变异系数和延迟计算自适应间隔
    let adaptiveInterval = mean;

    // 高变异系数表示不稳定,增加间隔
    if (coefficientOfVariation > 0.5) {
      adaptiveInterval *= 1 + coefficientOfVariation;
    }

    // 高延迟时适当增加间隔
    if (avgLatency > 1000) {
      adaptiveInterval *= 1 + Math.min(avgLatency / 5000, 2);
    }

    // 应用平滑因子
    this.currentInterval = Math.round(
      this.smoothingFactor * adaptiveInterval + (1 - this.smoothingFactor) * this.currentInterval
    );

    // 限制在最小和最大间隔之间
    this.currentInterval = Math.max(
      this.minInterval,
      Math.min(this.maxInterval, this.currentInterval)
    );
  }

  /**
   * 获取当前最优间隔
   * @returns 当前计算出的最优时间间隔(毫秒)
   */
  getCurrentInterval(): number {
    return this.currentInterval;
  }

  /**
   * 获取连接稳定性评分(0-100)
   * @returns 稳定性评分,越高表示连接越稳定
   */
  getStabilityScore(): number {
    if (this.timeRecords.length < 2) return 100;

    const intervals: number[] = [];
    for (let i = 1; i < this.timeRecords.length; i++) {
      intervals.push(this.timeRecords[i] - this.timeRecords[i - 1]);
    }

    const mean = intervals.reduce((sum, val) => sum + val, 0) / intervals.length;
    const variance =
      intervals.reduce((sum, val) => sum + Math.pow(val - mean, 2), 0) / intervals.length;
    const coefficientOfVariation = Math.sqrt(variance) / mean;

    // 变异系数越小,稳定性越高
    return Math.max(0, Math.min(100, Math.round(100 * (1 - Math.min(coefficientOfVariation, 1)))));
  }

  /**
   * 获取平均延迟
   * @returns 平均网络延迟(毫秒)
   */
  getAverageLatency(): number {
    return this.latencyRecords.length > 0
      ? Math.round(
          this.latencyRecords.reduce((sum, val) => sum + val, 0) / this.latencyRecords.length
        )
      : 0;
  }

  /**
   * 获取统计信息
   * @returns 包含当前间隔、稳定性评分、平均延迟和记录数量的统计对象
   */
  getStats() {
    return {
      currentInterval: this.currentInterval,
      stabilityScore: this.getStabilityScore(),
      averageLatency: this.getAverageLatency(),
      recordCount: this.timeRecords.length,
    };
  }
}

/**
 * 创建WebSocket Hook
 * @param options WebSocket配置选项
 * @returns WebSocketHook实例
 * @remarks 该函数是WebSocket Hook的核心实现,提供了完整的连接管理功能
 */
export const useWebsocket = (options: WebSocketOptions): WebSocketHook => {
  // 合并配置
  const config = {
    ...DEFAULT_OPTIONS,
    ...options,
  };

  // 内部状态
  let ws: WebSocket | null = null;
  let heartbeatTimer: NodeJS.Timeout | null = null;
  let heartbeatTimeoutTimer: NodeJS.Timeout | null = null;
  let reconnectTimer: NodeJS.Timeout | null = null;
  let reconnectAttempts = 0;
  let isManualClose = false;
  let lastHeartbeatTime = 0;
  let lastHeartbeatSentTime = 0;

  // 时间梯度计算器
  const timeGradient = new TimeGradientCalculator(
    config.timeGradient as Required<WebSocketOptions['timeGradient']>
  );

  // 消息处理器映射
  const messageHandlers = new Map<string, Set<MessageHandler>>();

  // 统计信息
  const stats: WebSocketStats = {
    connectCount: 0,
    disconnectCount: 0,
    reconnectCount: 0,
    sentMessages: 0,
    receivedMessages: 0,
  };

  /**
   * 获取当前连接状态
   */
  const getReadyState = (): number => {
    return ws?.readyState ?? WebSocketState.CLOSED;
  };

  /**
   * 检查是否已连接
   */
  const getIsConnected = (): boolean => {
    return getReadyState() === WebSocketState.OPEN;
  };

  /**
   * 发送心跳包
   * @remarks 心跳机制用于检测连接是否存活,防止连接意外断开
   */
  const sendHeartbeat = (): void => {
    if (!getIsConnected()) return;

    const heartbeatMessage = {
      type: HEARTBEAT_TYPE,
      timestamp: Date.now(),
    };

    if (send(heartbeatMessage)) {
      lastHeartbeatSentTime = Date.now();

      // 设置心跳超时检查
      if (heartbeatTimeoutTimer) {
        clearTimeout(heartbeatTimeoutTimer);
      }

      // 使用时间梯度计算器获取最优超时时间
      const optimalTimeout = config.timeGradient.enabled
        ? Math.max(config.heartbeatTimeout, timeGradient.getCurrentInterval() * 0.3)
        : config.heartbeatTimeout;

      heartbeatTimeoutTimer = setTimeout(() => {
        console.warn('WebSocket心跳超时,尝试重连');
        handleDisconnect();
      }, optimalTimeout);
    }
  };

  /**
   * 启动心跳检测
   * @remarks 根据网络状况动态调整心跳间隔,实现智能心跳检测
   */
  const startHeartbeat = (): void => {
    stopHeartbeat();

    // 使用时间梯度计算器获取最优心跳间隔
    const optimalInterval = config.timeGradient.enabled
      ? timeGradient.getCurrentInterval()
      : config.heartbeatInterval;

    heartbeatTimer = setInterval(() => {
      sendHeartbeat();
    }, optimalInterval);

    // 立即发送第一次心跳
    sendHeartbeat();
  };

  /**
   * 停止心跳检测
   */
  const stopHeartbeat = (): void => {
    if (heartbeatTimer) {
      clearInterval(heartbeatTimer);
      heartbeatTimer = null;
    }
    if (heartbeatTimeoutTimer) {
      clearTimeout(heartbeatTimeoutTimer);
      heartbeatTimeoutTimer = null;
    }
  };

  /**
   * 处理连接断开
   * @remarks 实现智能重连策略,根据网络状况动态调整重连间隔
   */
  const handleDisconnect = (): void => {
    stopHeartbeat();

    if (isManualClose) {
      return;
    }

    stats.disconnectCount++;
    stats.lastDisconnectTime = new Date();

    // 添加时间记录用于梯度计算
    timeGradient.addRecord(Date.now());

    // 自动重连逻辑
    if (reconnectAttempts < config.maxReconnectAttempts) {
      reconnectAttempts++;
      stats.reconnectCount++;

      // 使用时间梯度计算器获取最优重连间隔
      const optimalReconnectInterval = config.timeGradient.enabled
        ? Math.min(
            config.reconnectInterval * Math.pow(2, reconnectAttempts - 1),
            timeGradient.getCurrentInterval()
          )
        : config.reconnectInterval * Math.pow(2, reconnectAttempts - 1);

      console.log(`WebSocket连接断开,${optimalReconnectInterval}ms后尝试第${reconnectAttempts}次重连`);

      reconnectTimer = setTimeout(() => {
        connect();
      }, optimalReconnectInterval);
    } else {
      console.error('WebSocket重连次数已达上限,停止重连');
    }
  };

  /**
   * 建立WebSocket连接
   * @remarks 实现智能连接策略,包括连接超时处理和状态管理
   */
  const connect = (): void => {
    // 如果连接正在进行中,避免重复连接
    if (ws?.readyState === WebSocketState.CONNECTING) {
      console.warn('WebSocket连接正在进行中,跳过重复连接');
      return;
    }

    // 清理现有连接
    if (ws) {
      ws.close();
      ws = null;
    }

    try {
      ws = new WebSocket(config.url, config.protocols);
      isManualClose = false;

      // 设置连接超时
      const connectTimeoutTimer = setTimeout(() => {
        if (ws?.readyState === WebSocketState.CONNECTING) {
          console.error('WebSocket连接超时');
          ws.close();
          handleDisconnect();
        }
      }, config.connectTimeout);

      ws.onopen = (event) => {
        clearTimeout(connectTimeoutTimer);
        console.log('WebSocket连接成功');

        stats.connectCount++;
        stats.lastConnectTime = new Date();
        reconnectAttempts = 0;

        // 添加时间记录用于梯度计算
        timeGradient.addRecord(Date.now());

        // 启动心跳检测
        startHeartbeat();

        // 触发连接成功事件
        triggerMessageHandlers('open', event);
      };

      ws.onclose = (event) => {
        console.log(`WebSocket连接关闭,代码: ${event.code}, 原因: ${event.reason}`);
        ws = null;

        if (!isManualClose) {
          handleDisconnect();
        }

        // 触发连接关闭事件
        triggerMessageHandlers('close', event);
      };

      ws.onerror = (event) => {
        console.error('WebSocket连接错误', event);
        // 触发错误事件
        triggerMessageHandlers('error', event);
      };

      ws.onmessage = (event) => {
        stats.receivedMessages++;

        try {
          const data = JSON.parse(event.data);

          // 处理心跳响应
          if (data.type === HEARTBEAT_TYPE) {
            lastHeartbeatTime = Date.now();
            const latency = lastHeartbeatTime - data.timestamp;
            timeGradient.addRecord(Date.now(), latency);
            return;
          }

          // 分发消息到对应的处理器
          triggerMessageHandlers(data.type || 'default', data);
          triggerMessageHandlers('message', data);

        } catch (error) {
          console.error('WebSocket消息解析失败', error);
          triggerMessageHandlers('error', error);
        }
      };

    } catch (error) {
      console.error('WebSocket连接创建失败', error);
      handleDisconnect();
    }
  };

  /**
   * 触发消息处理器
   * @param type 消息类型
   * @param data 消息数据
   */
  const triggerMessageHandlers = (type: string, data: any): void => {
    const handlers = messageHandlers.get(type);
    if (handlers) {
      handlers.forEach((handler) => {
        try {
          handler(data);
        } catch (error) {
          console.error(`消息处理器执行失败 (${type}):`, error);
        }
      });
    }
  };

  /**
   * 发送消息
   * @param message 消息对象
   * @param type 消息类型
   * @returns 发送是否成功
   */
  const send = <T = any>(message: T, type: string = 'default'): boolean => {
    if (!getIsConnected()) {
      console.warn('WebSocket未连接,消息发送失败');
      return false;
    }

    try {
      const messageWithType = {
        ...message,
        type,
        timestamp: Date.now(),
      };

      ws!.send(JSON.stringify(messageWithType));
      stats.sentMessages++;
      return true;
    } catch (error) {
      console.error('WebSocket消息发送失败', error);
      return false;
    }
  };

  /**
   * 注册消息处理器
   * @param type 消息类型
   * @param handler 处理器函数
   */
  const on = <T = any>(type: string, handler: MessageHandler<T>): void => {
    if (!messageHandlers.has(type)) {
      messageHandlers.set(type, new Set());
    }
    messageHandlers.get(type)!.add(handler as MessageHandler);
  };

  /**
   * 注销消息处理器
   * @param type 消息类型
   * @param handler 处理器函数
   */
  const off = (type: string, handler?: MessageHandler): void => {
    const handlers = messageHandlers.get(type);
    if (handlers) {
      if (handler) {
        handlers.delete(handler);
      } else {
        handlers.clear();
      }
      if (handlers.size === 0) {
        messageHandlers.delete(type);
      }
    }
  };

  /**
   * 获取统计信息
   * @returns 连接统计信息
   */
  const getStats = (): WebSocketStats => {
    const result: WebSocketStats = { ...stats };

    if (config.timeGradient.enabled) {
      const gradientStats = timeGradient.getStats();
      result.timeGradientStats = {
        currentHeartbeatInterval: gradientStats.currentInterval,
        currentReconnectInterval: Math.min(
          config.reconnectInterval * Math.pow(2, reconnectAttempts),
          gradientStats.currentInterval
        ),
        averageLatency: gradientStats.averageLatency,
        stabilityScore: gradientStats.stabilityScore,
        recentConnections: timeGradient['timeRecords'],
      };
    }

    return result;
  };

  /**
   * 更新时间梯度配置
   * @param newConfig 新的时间梯度配置
   */
  const updateTimeGradient = (newConfig: Partial<WebSocketOptions['timeGradient']>): void => {
    if (newConfig.enabled !== undefined) {
      config.timeGradient.enabled = newConfig.enabled;
    }

    // 重新创建时间梯度计算器
    const mergedConfig = {
      ...config.timeGradient,
      ...newConfig,
    } as Required<WebSocketOptions['timeGradient']>;

    // 更新计算器实例
    Object.assign(timeGradient, new TimeGradientCalculator(mergedConfig));

    // 重新启动心跳检测以应用新配置
    if (getIsConnected()) {
      startHeartbeat();
    }
  };

  /**
   * 手动触发时间梯度重新计算
   */
  const recalculateTimeGradient = (): void => {
    // 强制重新计算
    timeGradient.addRecord(Date.now());

    // 重新启动心跳检测
    if (getIsConnected()) {
      startHeartbeat();
    }
  };

  // 初始化
  if (config.autoConnect) {
    connect();
  }

  // 返回WebSocket Hook实例
  return {
    get readyState() {
      return getReadyState();
    },
    get isConnected() {
      return getIsConnected();
    },
    connect,
    close: (code = 1000, reason = 'Normal closure') => {
      isManualClose = true;
      if (reconnectTimer) {
        clearTimeout(reconnectTimer);
        reconnectTimer = null;
      }
      if (ws) {
        ws.close(code, reason);
      }
    },
    send,
    on,
    off,
    getStats,
    updateTimeGradient,
    recalculateTimeGradient,
  };
};

关键实现部分注释说明

1. 时间梯度优化算法

/**
 * 时间梯度计算器 - 核心智能算法
 * 
 * 该算法通过分析历史连接数据,动态调整心跳和重连间隔:
 * - 稳定性评估:基于时间间隔的变异系数评估连接稳定性
 * - 延迟感知:根据网络延迟调整间隔参数
 * - 自适应调整:使用平滑因子避免间隔剧烈波动
 * - 频率限制:避免频繁计算导致的性能问题
 */

2. 智能重连策略

/**
 * 指数退避重连策略
 * 
 * 特点:
 * - 渐进式延迟:每次重连间隔指数增长(1s, 2s, 4s, 8s...)
 * - 最大限制:防止无限重连,设置最大重连次数
 * - 智能调整:结合时间梯度算法动态优化重连间隔
 * - 手动控制:用户主动关闭时不触发自动重连
 */

3. 心跳检测机制

/**
 * 自适应心跳检测
 * 
 * 实现原理:
 * - 双向验证:发送心跳包并等待服务器响应
 * - 超时检测:设置合理的心跳超时时间
 * - 延迟测量:通过心跳响应时间测量网络延迟
 * - 动态间隔:根据网络状况智能调整心跳频率
 */

4. 消息分发系统

/**
 * 类型化消息分发
 * 
 * 设计优势:
 * - 类型安全:支持TypeScript类型检查
 * - 灵活注册:支持为不同消息类型注册多个处理器
 * - 错误隔离:单个处理器错误不影响其他处理器
 * - 性能优化:使用Set数据结构提高查找效率
 */

总结

通过本文的详细分析,我们可以看到WebSocket技术在实时通信领域的显著优势:

WebSocket的核心价值

  1. 真正的实时性:相比轮询和SSE,WebSocket提供了最低延迟的双向通信
  2. 协议效率:避免了HTTP头部开销,显著减少网络带宽消耗
  3. 开发体验:现代浏览器原生支持,API简洁易用
  4. 性能优化:支持大量并发连接,服务器资源利用率高

实际应用建议

  • 新项目:优先选择WebSocket作为实时通信方案
  • 现有项目:逐步将轮询方案迁移到WebSocket
  • 混合方案:复杂场景可结合WebSocket和SSE使用
  • 兼容性:为不支持WebSocket的浏览器提供降级方案
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