今天欄目介紹我們是如何搭建互動應用的。

搭建互動應用

前言

本文從前端的角度出發，簡單地介紹了搭建互動應用的一種思路，提供了線上互動、中途加入兩個場景的一種解決思路，最後簡單介紹了互動應用在實踐中的優化方向。通過閱讀你可以瞭解到：

• 何為互動應用
• 一次互動過程的實現
• 中途加入的同步
• 互動應用的優化方向

何為互動應用

互動，即互相作用，互相交流。互動應用提供了一種使用者互相交流的方式，網際網路使用者可通過開啟應用同一頁面，通過操作頁面元素的方式互動，達到分享、交流的目的。

一個簡單的使用場景

如下圖，在一個線下課堂場景中，教師和學生通過語言、文字等媒介進行資訊互動，這個過程是雙向、資訊同步的。在今年疫情期間，很多學校都採用線上課堂的形式進行上課，如何使線上授課的體驗接近甚至超越線下呢？這就需要一種互動應用基於雙向、資訊同步的前提，提供線上授課的功能。

舉個例子來說，老師在應用中開啟一份課件，學生需要同時看到這份課件，且授課過程中針對該課件的操作，也能一一被同一課堂的學生們接收到；反過來學生也能操作該課件，並被老師和其他學生接收到。

老師通過該應用可在授課的同時，即時接收學生的反饋，甚至讓學生們參與到線上課堂的互動中。

一次互動過程的實現

如何達到資訊同步的效果呢？資訊同步，即狀態同步。線上上授課的場景中，老師操作課件，為了使學生能看到最新的課件資訊，需要在當前課件的基礎上，加上老師操作課件的狀態，達到更新課件狀態的目的。

抽象來說，當前狀態 + 增量狀態 = 最新狀態；

另一方面，對課件的操作，需要通過網路傳輸到其他端，這就需要將行為序列化和反序列化；

總的來說，一次完整的互動過程包含行為產生與行為序列化、行為資料傳輸、反序列化與行為同步三個過程，如下圖，A端觸發了一個行為時，經過序列化產生相應的行為資料，資料傳輸到B端後，B端經過反序列化後恢復相同的行為，完成了一次「行為——行為」的同步。

1. 行為產生與行為序列化

為了完成行為的同步，需要將行為抽象為指令資料，經過優化處理後得到最終的資料，這個過程就是序列化的過程。

2. 行為資料傳輸

互動應用具備實時性，資料傳輸一般採用WebSocket等即時通訊技術完成。

3. 反序列化與行為同步

收到資料後，對行為資料進行反序列化，再觸發應用執行相應的行為，完成行為同步。

中途加入的同步

上面闡述了同時連線的端的互動過程，但互動應用的實際使用場景中存在使用者中途加入的情況。比如，老師上課持續一段時間後，學生才上線加入課堂。在這個場景中，需要考慮如何使使用者恢復最新的頁面狀態，從而保證後續互動的同步性。

實現中途加入同步的前提

為了保證恢復歷史狀態的可行性，互動應用的狀態需要被完全記錄在資料中，確保這份資料能用於恢復應用的頁面狀態

中途加入同步的過程

如下圖，A和B是同時線上互動的兩端。C端中途加入後，首先初始化頁面狀態a，然後獲取diff狀態應用到頁面中，得到狀態b；

有一點需要注意，當C端中途加入的同步期間其他兩端發生互動時，此時C端的b 狀態實際上並非頁面的最新狀態（如下圖），所以需要restoreTweenMsg這一步來完成a-c狀態期間的訊息恢復，保證C端狀態與A、B相同

互動應用的優化方向

訊息輕量化

當互動應用的使用者達到較大數量級別時，資料傳輸會對服務造成很大的壓力。從前端的角度看，訊息輕量化能一定程度緩解該問題。以下從壓縮、精簡、稀疏三個優化方向完成訊息輕量化

壓縮

傳送端對訊息進行壓縮，通過減小訊息體積降低服務壓力；接收端收到後再進行解壓。

精簡

如下圖，傳送端通過編譯器中介軟體，將指令資料進行精簡，減小訊息體積；接收端通過直譯器中介軟體將資料恢復。

稀疏

針對密集持續、且過程態沒有副作用的指令，通過稀疏指令，減少指令數量，收到稀疏指令後進行補間運算，使其平滑

同步加速

當使用者中途加入時，在歷史資料較大情況下，同步速度可能受到影響，直接影響使用者體驗。在同步過程中，歷史資料傳輸耗時佔比較大，可通過加快歷史資料傳輸來加速同步。

分片同步

當模型資料較大時，直接傳輸會出現丟資料的情況；採用分片方式進行資料傳輸，可保證資料的完整性，但該方案極度依賴WebSocket的傳送傳輸速度

被動上傳同步

當使用者A中途加入時，將發訊息向其他使用者獲取歷史資料，被請求使用者將資料上傳後，通過WebSocket將下載連結通知使用者A，使用者A獲取連結後，下載得到歷史資料。該方案相比上述方案快，但同步鏈路較長，中途加入的使用者仍然需要一定時間。

定時上傳同步

設定一個定時上傳歷史資料的端，當使用者中途加入時，直接向伺服器請求資料。該方案通過縮短同步鏈路，進一步提升同步速度。該方案需要考慮資料上傳與獲取時間差引起的狀態差異，需要做狀態的恢復。

結束語

本文闡述的互動應用方案有團隊成員的共同探索，不足之處有待指出。

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