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如何在零JS代码情况下实现一个实时聊天功能❓

引言

前段时间在 github 上看到了一个很“trick”的项目:用纯 CSS(即不使用 JavaScript)实现一个聊天应用 —— css-only-chat。即下图所示效果。

在我们的印象里,实现一个简单的聊天应用(消息发送与多页面同步)并不困难 —— 这是在我们有 JavaScript 的帮助下。而如果让你只能使用 CSS,不能有前端的 JavaScript 代码,那你能够实现么?

原版是用 Ruby 写的后端。可能大家对 Ruby 不太了解,所以我按照原作者思路,用 NodeJS 实现了一版 css-only-chat-node,对大家来说可能会更易读些。

1. 我们要解决什么问题

首先强调一下,服务端的代码肯定还是需要写的,而且这部分显然不能是 CSS。所以这里的“纯 CSS”主要指在浏览器端只使用 CSS。

回忆一下,如果使用 JavaScript 来实现上图中展示的聊天功能,有哪些问题需要处理呢?

  • 首先,需要添加按钮的click事件监听,包括字符按钮的点击与发送按钮的点击;
  • 其次,点击相应按钮后,要将信息通过 Ajax 的方式发送到后端服务;
  • 再者,要实现实时的消息展示,一般会建立一个 WebSocket 连接;
  • 最后,对于后端同步来的消息,我们会在浏览器端操作 DOM API 来改变 DOM 内容,展示消息记录。

涉及到 JavaScript 的操作主要就是上面四个了。但是,现在我们只能使用 CSS,那对于上面这几个操作,可以用什么方式实现呢?

2. Trick Time

2.1. 解决“点击监听”的问题

使用 JavaScript 的话一行代码可以搞定:

document.getElementById('btn').addEventListener('click', function () {
    // ……
});
复制代码

使用 CSS 的话,其实有个伪类可以帮我们,即:active。它可以选择激活的元素,而当我们点击某个元素时,它就会处于激活状态。

所以,对于上面动图中的26个字母(再加上 send 按钮),可以分配不同的classname,然后设置伪类选择器,这样就可以在点击该字母对应的按钮时触发命中某个 CSS 规则。例如可以对字符“a”设置如下规则用于“捕获”点击:

.btn_a:active {
    /* …… */ 
}
复制代码

2.2. 发送请求

如果有 JavaScript 的帮助,发送请求只需要用个 XHR 即可,很方便。而对于 CSS,如果要想发一个请求的话有什么办法么?

可以使用background-image属性,将它指定为某个 URL,这样前端就会向服务器发起一个背景图片的请求。之所以可以使用background-image属性还因为:浏览器只有在该 CSS 选择器规则被实际应用到 DOM 元素后才会实际发起background-image的请求。例如下面这个规则:

.btn_a:active {
    background-image: url('/keys/a');
}
复制代码

只有在字符“a”被点击后,浏览器才会向服务器请求/keys/a这张“图片”。而在服务器端,通过判断 URL 可以知道前端点击了哪个字符。例如,对于按钮“b”会有如下规则:

.btn_b:active {
    background-image: url('/keys/b');
}
复制代码

这样就相当于实现了在 URL(/keys/a/keys/b) 中“传参”。

2.3. 实时消息展示

实时的消息展示,核心会用到一种叫“服务器推”的技术。其中比较常见方式有:

  • 使用 JavaScript 来和服务端建立 WebSocket 连接
  • 使用 JavaScript 创建定时器,定时发送请求轮询
  • 使用 JavaScript 和服务端配合来实现长轮询

但这些方法都无法规避 JavaScript,显然不符合咱们的要求。其实还有一种方式,我在《各类“服务器推”技术原理与实例》中也有提到,那就是基于 iframe 的长连接流(stream)模式。

这里我们主要是借鉴了“长连接流”这种模式。让我们的页面永远处于一个未加载完成的状态。但是,由于请求头中包含Transfer-Encoding: chunked,它会告诉浏览器,虽然页面没有返回结束,但你可以开始渲染页面了。正是由于该请求的响应永远不会结束,所以我们可以不断向其中写入新的内容,来更新页面展示。

实现起来也非常简单。http.ServerResponse类本身就是继承自Stream的,所以只要在需要更新页面内容时调用.write()方法即可。例如下面这段代码,可以每隔2s在页面上动态添加 "hello" 字符串而不需要任何浏览器端的配合(也就不需要写 JavaScript 代码了):

const http = require('http');
http.createServer((req, res) => {
    res.setHeader('connection', 'keep-alive');
    res.setHeader('content-type', 'text/html; charset=utf-8');
    res.statusCode = 200;
    res.write('I will update by myself');

    setInterval(() => res.write('<br>hello'), 2000);
}).listen(8085);
复制代码

2.4. 改变页面信息

在上一节我们已经可以通过 Stream 的方式,不借助 JavaScript 即可动态改变页面内容了。但是如果你细心会发现,这种方式只能不断“append”内容。而在我们的例子中,看起来更像是能够动态改变某个 DOM 中的文本,例如随着点击不同按钮,“Current Message”后面的文本会不断变化。

这里其实也有个很“trick”的方式。下图这个部分(我们姑且叫它 ChatPanel 吧)

其实我们每次调用res.write()时都会返回一个全新的 ChatPanel 的 HTML 片段。于此同时,还会附带一个<style>元素,将之前的 ChatPanel 设为display: none。所以看起来像是更新了原来的 ChatPanel 的内容,但其实是 append 了一个新的,同时隐藏之前的 ChatPanel。

2.5. 点击重复的按钮

到目前为止,基本的方案都有了,但还有一个重要的问题:

在 CSS 规则中的background-image只会在第一次应用到元素时发起请求,之后就不会再向服务器请求了。也就是说,用

.btn_a:active {
    background-image: url('/keys/a');
}
复制代码

这种规则,“a” 这个按钮点过一次之后,下次再点击就毫无反应了 —— 即后端收不到请求了。

要解决这个问题有一个方法。可以在每次返回的新的 ChatPanel(ChatPanel 是啥咱们在上一节中提到了,如果忘了可以回去看下)里,为每个字符按钮都应用一套新的样式规则,并设置新的背景图 URL。例如我们第一次点击了“h”之后,返回的 ChatPanel 里的按钮“a”的classname会该成btn_h_a,对应的 CSS 规则改为:

.btn_h_a:active {
    background-image: url('/keys/h_a');
}
复制代码

再次点击“i”之后,ChatPanel 里对应的按钮的样式规则改为:

.btn_hi_a:active {
    background-image: url('/keys/hi_a');
}
复制代码

2.6. 存储

为了能够保存未发送的内容(点击 send 按钮之前的输入内容),以及同步历史消息,需要有个地方存储用户输入。同时我们还会为每个连接设定一个唯一的用户 ID。在原版的 css-only-chat 中使用了 Redis。我在 css-only-chat-node 中为了简便,直接存储在了运行时的内存变量中了。

3. 最后

也许有朋友会问,这个 DEMO 有什么实用价值么?可以发展成一个可用的聊天工具么?

好吧,其实我觉得没有太大用。但是里面涉及到的一些“知识点”到是了解下也无妨。我们每天面对那么多无趣的需求,偶尔看看这种“有意思”的项目也算是放松一下吧。

最后,如果想看具体的运行效果,或者想了解代码的细节,可以看这里:

  • css-only-chat-node:由于原版是 Ruby 写的,所以实现了一个 NodeJS 版的便于大家查看
  • css-only-chat:css-only-chat 的原版仓库,使用 Ruby 实现

Just have fun! 😜

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