uWebSockets项目发布v20.72.0：Prepared Messages提升消息发送效率

uWebSockets是一个高性能的WebSocket和HTTP服务器实现，专注于提供极致的网络性能。该项目采用C++编写，支持多种平台，广泛应用于实时通信、游戏服务器、金融交易等对延迟敏感的场景。最新发布的v20.72.0版本引入了一项名为"Prepared Messages"的重要功能优化，显著提升了消息发送和发布的效率。

Prepared Messages技术解析

Prepared Messages是一种"一次压缩，多次发送"的消息处理机制。这项技术最初在v0.14版本中出现过，后因缺乏实际应用场景而被移除。随着项目发展，开发者重新评估了这项技术的价值，并在最新版本中将其复活。

核心设计思想

Prepared Messages的核心思想是将消息压缩过程与发送过程解耦。传统模式下，每次发送消息都需要单独进行压缩处理，这在需要向多个客户端发送相同内容的场景下会造成大量重复计算。新机制允许开发者预先压缩消息，生成一个PreparedMessage对象，之后可以多次复用这个已压缩的消息内容进行发送。

典型应用场景

这项技术特别适合以下场景：

1. 数据快照广播：周期性生成系统状态快照，新连接的客户端首先接收最新快照
2. 实时数据流：快照配合增量更新(delta)形成完整数据流
3. 大规模广播：向大量客户端发送相同内容的消息

例如，在一个实时监控系统中：

• 服务器每500ms生成一次系统状态快照并预压缩为PreparedMessage
• 新客户端连接时立即获得最新快照
• 之后客户端接收基于该快照的增量更新
• 当快照较大时，预压缩机制可显著降低每个新连接的处理开销

技术实现要点

1. 压缩器要求：必须启用SHARED_COMPRESSOR选项，不支持滑动窗口压缩方法
2. 新增API：
   • WebSocket::sendPrepared：发送预准备消息
   • App::publishPrepared：发布预准备消息
   • Loop::prepareMessage：创建预准备消息
3. 线程安全：可以在任何线程创建PreparedMessage对象，但需要开发者自行处理跨线程同步

性能优化分析

虽然当前版本尚未包含内存优化，但Prepared Messages机制本身已经带来了显著的CPU利用率提升：

1. 计算开销降低：对于需要向N个客户端发送相同内容的场景，压缩计算从N次降为1次
2. 延迟改善：发送过程不再需要等待压缩完成，减少了端到端延迟
3. 吞吐量提升：系统可以处理更多的并发连接和消息发送请求

使用建议

开发者可以参考项目中的examples/Precompress.cpp示例代码来了解具体实现方式。在实际应用中需要注意：

1. 确保启用SHARED_COMPRESSOR选项
2. 对于多线程场景，妥善处理PreparedMessage对象的同步问题
3. 权衡预压缩带来的内存占用与性能提升的关系

这项改进体现了uWebSockets项目对高性能网络编程的持续追求，为开发者提供了更灵活、更高效的网络通信工具。随着后续版本可能加入的内存优化，Prepared Messages机制有望在更多场景中发挥重要作用。