打造高效聊天室系统:Vue前端设计与实现精解
打造高效聊天室系统:Vue 前端设计与实现精解
目录
- 前言
- 系统需求与功能
- 3.1 技术选型
- 3.2 总体架构图解
- Vue 项目初始化与目录结构
- 5.1
WebSocketService.js
代码示例 - 5.2 心跳与重连机制
- 5.1
- 6.1 存储在线用户与消息列表
- 6.2 示例代码(Vuex 版)
- 7.1 ChatRoom.vue (聊天页面容器)
- 7.2 MessageList.vue (消息列表)
- 7.3 MessageInput.vue (消息输入框)
- 7.4 OnlineUsers.vue (在线用户列表)
- 实时消息流动图解
- 9.1 虚拟滚动(Virtual Scroll)
- 9.2 节流与防抖
- 9.3 组件懒加载与缓存
- 总结
前言
在现代 Web 应用中,实时通信 是许多场景的核心需求,例如客服系统、协作工具,以及最常见的聊天室。本文将以 Vue 生态为基础,详细讲解如何从零开始设计并实现一个高效的前端聊天室系统,重点涵盖:
- 利用 WebSocket 建立双向长连接;
- 用 Vue 组件化思路构建聊天界面;
- 结合 Vuex(或 Pinia)统一管理在线用户与消息列表;
- 通过心跳、重连、性能优化等手段保证系统稳定、流畅。
只要你熟悉基本的 Vue 语法和项目搭建,就能跟随本文一步步完成一个可用于生产环境的实时聊天室前端。
系统需求与功能
一个完整的聊天室系统,前端需要满足以下关键需求:
实时双向通信
- 用户能够在打开页面后立即与服务器建立 WebSocket 连接;
- 当任意用户发送消息,其他所有在线用户的界面能迅速收到并渲染新消息。
用户管理
- 保持一份当前所有在线用户列表,用户加入或离开时实时更新;
- 点击在线用户可发起私聊(此处不展开私聊逻辑,仅做单群聊示例)。
消息展示
- 聊天消息按时间线顺序渲染;
- 支持文本、表情图标(Emoji)、图片、富文本(简单 Markdown)等格式;
- 滚动条自动滚到底部或允许用户查看历史消息。
输入与发送
- 输入框支持回车发送、Shift+Enter 换行;
- 发送后清空输入框,并在发送失败时给予提示或重试。
性能与稳定性
- 当消息量很大时,长列表渲染会造成卡顿,需要采用虚拟滚动;
- 对 WebSocket 连接做心跳检测与自动重连,防止连接意外断开;
- 控制消息频率,防止抖动。
架构设计
3.1 技术选型
- 前端框架:Vue 3 + Vite(支持 Composition API);也可用 Vue 2 + Vue CLI,但示例采用 Vue 3。
- 状态管理:Pinia(Vuex 4+ 推荐使用 Pinia);示例中使用 Pinia,思路与 Vuex 类似。
- UI 组件:可选任意 UI 库,这里仅使用原生 CSS + 少量样式。
- 实时通信:原生 WebSocket API 封装服务层
WebSocketService
。 - 前端路由:如果有多页需求,可使用 Vue Router,此处以单页聊天室为例,无路由。
3.2 总体架构图解
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Browser (Vue 前端) │
│ ┌───────────────────────────────────────┐ │
│ │ App.vue (根组件) │ │
│ │ ┌─────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ ChatRoom.vue │ │ │
│ │ │ ┌───────────┐ ┌──────────────┐ │ │ │
│ │ │ │ MessageList │ │ MessageInput │ │ │ │
│ │ │ └───────────┘ └──────────────┘ │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ ┌───────────────┐ │ │ │
│ │ │ │ OnlineUsers.vue │ │ │ │
│ │ │ └───────────────┘ │ │ │
│ │ └─────────────────────────────────┘ │ │
│ └───────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ Pinia Store: │
│ ┌───────────────────────────────────────┐ │
│ │ state: { users: [], messages: [] } │ │
│ │ actions: fetchUsers, addMessage, ... │ │
│ └───────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ WebSocketService: │
│ ┌───────────────────────────────────────┐ │
│ │ connect() │ │
│ │ send(data) │ │
│ │ onMessage(callback) → dispatch action │ │
│ │ heartbeat(), reconnect() │ │
│ └───────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────┘
↑ WebSocket 连接
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Chat Server(Node.js 等) │
│ → 收到消息后广播给所有连接的客户端 │
│ → 管理在线用户列表及上下线逻辑 │
└─────────────────────────────────────────────┘
WebSocketService
- 负责与后端建立和维护长连接;
- 收到服务器推送的在线用户列表、消息时,分发给 Pinia Store;
- 提供
send
方法让组件发送消息。
Pinia Store
- 存储全局状态:在线用户
users
、消息列表messages
; - 提供行动(actions)用于更新状态,例如
addMessage
、setUsers
; - 组件通过
useStore()
拿到实例,读写状态。
- 存储全局状态:在线用户
组件层
- ChatRoom.vue:整体布局,包含三个子组件:消息列表、消息输入、在线用户列表;
- MessageList.vue:获取
messages
,使用v-for
渲染消息项;大消息量时需虚拟滚动; - MessageInput.vue:提供输入框和发送按钮,调用
WebSocketService.send
发送新消息; - OnlineUsers.vue:读取
users
状态,渲染在线用户列表,支持点击查看用户信息。
Vue 项目初始化与目录结构
# 使用 Vite 初始化 Vue 3 项目
npm create vite@latest vue-chatroom -- --template vue
cd vue-chatroom
npm install
# 安装 Pinia
npm install pinia --save
项目目录示例:
vue-chatroom/
├─ public/
│ └─ favicon.svg
├─ src/
│ ├─ assets/
│ ├─ components/
│ │ ├─ ChatRoom.vue
│ │ ├─ MessageList.vue
│ │ ├─ MessageInput.vue
│ │ └─ OnlineUsers.vue
│ ├─ store/
│ │ └─ chatStore.js
│ ├─ services/
│ │ └─ WebSocketService.js
│ ├─ App.vue
│ └─ main.js
├─ index.html
├─ package.json
└─ vite.config.js
components/
:放置所有 Vue 组件。store/chatStore.js
:定义 Pinia store。services/WebSocketService.js
:封装 WebSocket 连接逻辑。App.vue
:挂载ChatRoom.vue
。main.js
:初始化应用、挂载 Pinia。
WebSocket 服务封装
所有与后端 WebSocket 通信的逻辑,集中写在 services/WebSocketService.js
中。
5.1 WebSocketService.js
代码示例
// src/services/WebSocketService.js
import { useChatStore } from '@/store/chatStore';
class WebSocketService {
constructor() {
this.ws = null; // WebSocket 实例
this.url = 'ws://localhost:3000'; // 后端 WebSocket 地址
this.heartbeatInterval = 30000; // 心跳间隔:30秒
this.heartbeatTimer = null;
this.reconnectTimer = null;
this.store = useChatStore();
}
connect() {
if (this.ws && this.ws.readyState === WebSocket.OPEN) return;
this.ws = new WebSocket(this.url);
this.ws.onopen = () => {
console.log('WebSocket 已连接');
this.startHeartbeat();
// 登录时可发送自己的用户名
this.send({ type: 'join', user: this.store.currentUser });
};
this.ws.onmessage = (event) => {
const data = JSON.parse(event.data);
this.handleMessage(data);
};
this.ws.onerror = (error) => {
console.error('WebSocket 错误:', error);
this.reconnect();
};
this.ws.onclose = () => {
console.warn('WebSocket 连接关闭,尝试重连');
this.reconnect();
};
}
handleMessage(message) {
switch (message.type) {
case 'users':
// 更新在线用户列表
this.store.setUsers(message.users);
break;
case 'message':
// 新聊天消息
this.store.addMessage(message.payload);
break;
case 'system':
// 系统通知(如用户加入或离开)
this.store.addSystemNotice(message.payload);
break;
default:
console.warn('未知消息类型:', message.type);
}
}
send(data) {
if (this.ws && this.ws.readyState === WebSocket.OPEN) {
this.ws.send(JSON.stringify(data));
} else {
console.warn('WebSocket 尚未连接,无法发送消息');
}
}
// 心跳机制:定时发送 ping
startHeartbeat() {
this.heartbeatTimer && clearInterval(this.heartbeatTimer);
this.heartbeatTimer = setInterval(() => {
this.send({ type: 'ping' });
}, this.heartbeatInterval);
}
stopHeartbeat() {
this.heartbeatTimer && clearInterval(this.heartbeatTimer);
this.heartbeatTimer = null;
}
// 重连机制:断开后每隔5秒尝试重连一次
reconnect() {
this.stopHeartbeat();
if (this.reconnectTimer) return;
this.reconnectTimer = setInterval(() => {
console.log('尝试重连 WebSocket...');
this.connect();
}, 5000);
}
// 显式关闭
close() {
this.stopHeartbeat();
this.reconnectTimer && clearInterval(this.reconnectTimer);
this.reconnectTimer = null;
this.ws && this.ws.close();
this.ws = null;
}
}
// 导出单例
const webSocketService = new WebSocketService();
export default webSocketService;
要点说明:
connect()
:建立 WebSocket 连接,注册onopen
、onmessage
、onerror
、onclose
回调;handleMessage(message)
:根据后端消息的type
字段,分发到 Pinia Store,更新状态;- 心跳机制:用
setInterval
周期性发送{ type: 'ping' }
,使服务器保持连接; - 重连机制:连接关闭或错误时触发,5 秒后再次调用
connect()
;避免短时间内多次重连,用reconnectTimer
防止多重定时器; send(data)
:封装 JSON 序列化并发送;若尚未连接会直接提示。
5.2 心跳与重连机制
心跳(Heartbeat)
- 目的是防止因网络空闲被 NAT/Proxy 断开,同时便于客户端检测服务器是否存活。
- 若服务器没有在预定时间内收到客户端的 ping,可主动断开或不回复,客户端触发重连逻辑。
重连(Reconnection)
- 延迟重连:避免短时间内频繁重连造成服务器或浏览器阻塞;
- 重连成功后,应重置定时器并再次发送登录信息(如用户名),以恢复上下文。
状态管理(Vuex/Pinia)
为了保持组件之间的数据同步,我们需要一个全局状态管理。这里示例使用 Pinia,因为它与 Vue 3 集成更简单、API 更清晰。如果你依然使用 Vuex,思路相同,只需改写成 Vuex 语法即可。
6.1 存储在线用户与消息列表
// src/store/chatStore.js
import { defineStore } from 'pinia';
export const useChatStore = defineStore('chat', {
state: () => ({
currentUser: '', // 当前用户名称,从登录页传入
users: [], // 在线用户列表 [{ id, name }, ...]
messages: [], // 聊天消息列表 [{ user, text, time, type }, ...]
}),
actions: {
setCurrentUser(name) {
this.currentUser = name;
},
setUsers(userList) {
this.users = userList;
},
addMessage(msg) {
this.messages.push(msg);
},
addSystemNotice(notice) {
this.messages.push({
user: '系统',
text: notice,
time: new Date().toLocaleTimeString(),
type: 'system',
});
},
clearMessages() {
this.messages = [];
}
},
getters: {
userCount: (state) => state.users.length,
}
});
currentUser
:记录当前用户名;users
:在线用户信息数组;messages
:聊天消息数组(可包含私聊、系统通知等不同type
);- Actions:负责更新状态,其他组件与
WebSocketService
均可通过store
调用; - Getters:计算属性,例如在线人数。
6.2 示例代码(Vuex 版)
如果需要使用 Vuex,可参考以下对应示例,接口与功能一致:
// src/store/index.js (Vuex 版)
import { createStore } from 'vuex';
export default createStore({
state: {
currentUser: '',
users: [],
messages: [],
},
mutations: {
setCurrentUser(state, name) {
state.currentUser = name;
},
setUsers(state, userList) {
state.users = userList;
},
addMessage(state, msg) {
state.messages.push(msg);
},
addSystemNotice(state, notice) {
state.messages.push({
user: '系统',
text: notice,
time: new Date().toLocaleTimeString(),
type: 'system',
});
},
clearMessages(state) {
state.messages = [];
},
},
actions: {
// 可包装业务逻辑
},
getters: {
userCount: (state) => state.users.length,
},
});
在组件中调用方式与 Pinia 类似:
// Pinia 版
const chatStore = useChatStore();
chatStore.addMessage({ user: 'Alice', text: 'Hello', time: '10:00', type: 'chat' });
// Vuex 版
this.$store.commit('addMessage', { user: 'Alice', text: 'Hello', time: '10:00', type: 'chat' });
主要组件设计与实现
7.1 ChatRoom.vue (聊天页面容器)
负责整体布局,挂载三部分:消息列表、输入框、在线用户列表。
<template>
<div class="chat-room">
<!-- 左侧:消息区域 -->
<div class="chat-area">
<MessageList />
<MessageInput />
</div>
<!-- 右侧:在线用户 -->
<div class="sidebar">
<OnlineUsers />
</div>
</div>
</template>
<script setup>
import { onMounted, onBeforeUnmount } from 'vue';
import { useChatStore } from '@/store/chatStore';
import webSocketService from '@/services/WebSocketService';
import MessageList from './MessageList.vue';
import MessageInput from './MessageInput.vue';
import OnlineUsers from './OnlineUsers.vue';
const chatStore = useChatStore();
onMounted(() => {
// 假设当前用户已在登录页填写
const name = prompt('请输入您的昵称:', '访客_' + Date.now());
chatStore.setCurrentUser(name);
// 建立 WebSocket 连接
webSocketService.connect();
});
onBeforeUnmount(() => {
// 退出时关闭 WebSocket
webSocketService.close();
});
</script>
<style scoped>
.chat-room {
display: flex;
height: 100vh;
}
/* 聊天区域占 3/4 宽度 */
.chat-area {
width: 75%;
display: flex;
flex-direction: column;
}
/* 侧边栏占 1/4 宽度 */
.sidebar {
width: 25%;
border-left: 1px solid #eaeaea;
padding: 16px;
box-sizing: border-box;
overflow-y: auto;
background-color: #f9f9f9;
}
</style>
prompt()
:简化示例用法,让用户输入昵称;生产环境可做完整的登录界面;onMounted
:设置当前用户后立刻调用webSocketService.connect()
建立连接;onBeforeUnmount
:关闭连接并清理定时器。
7.2 MessageList.vue (消息列表)
负责展示所有聊天消息,并在新消息到来时自动滚动到底部。若消息量大,需虚拟滚动。
<template>
<div class="message-list" ref="listContainer">
<div v-for="(msg, index) in messages" :key="index" class="message-item">
<!-- 系统通知 -->
<div v-if="msg.type === 'system'" class="system-notice">
【系统】 {{ msg.text }} ({{ msg.time }})
</div>
<!-- 普通聊天消息 -->
<div v-else class="chat-message">
<span class="user-name">{{ msg.user }}:</span>
<span class="message-text">{{ msg.text }}</span>
<span class="message-time">{{ msg.time }}</span>
</div>
</div>
</div>
</template>
<script setup>
import { ref, watch, nextTick } from 'vue';
import { useChatStore } from '@/store/chatStore';
const chatStore = useChatStore();
const messages = chatStore.messages;
// 引用列表容器
const listContainer = ref(null);
// 当 messages 变化时,自动滚动到底部
watch(
() => messages.length,
async () => {
await nextTick();
const el = listContainer.value;
el.scrollTop = el.scrollHeight;
}
);
</script>
<style scoped>
.message-list {
flex: 1;
padding: 16px;
overflow-y: auto;
background: #ffffff;
}
.message-item {
margin-bottom: 12px;
}
/* 系统通知样式 */
.system-notice {
text-align: center;
color: #999;
font-size: 14px;
}
/* 普通用户消息 */
.chat-message {
display: flex;
align-items: baseline;
}
.user-name {
font-weight: bold;
margin-right: 4px;
}
.message-text {
flex: 1;
}
.message-time {
color: #999;
font-size: 12px;
margin-left: 8px;
}
</style>
要点说明:
watch(messages.length)
:当消息数组长度变化时,nextTick()
等待 DOM 更新,再把scrollTop
设置为scrollHeight
,实现自动滚到底部;- 消息渲染:根据
msg.type
判断是否为系统通知,否则渲染用户消息; - 样式:简洁明了,向左对齐或居中显示。
虚拟滚动优化
当messages
超过几百条时,DOM 节点过多会导致渲染卡顿。可使用 vue-virtual-scroller 等库,按需只渲染可视区的消息,提升性能。
7.3 MessageInput.vue (消息输入框)
负责用户输入、按回车或点击发送按钮将消息通过 WebSocket 发送给服务器。
<template>
<div class="message-input">
<textarea
v-model="text"
@keydown.enter.prevent="handleEnter"
placeholder="按 Enter 发送,Shift+Enter 换行"
class="input-box"
></textarea>
<button @click="sendMessage" class="send-button">发送</button>
</div>
</template>
<script setup>
import { ref } from 'vue';
import { useChatStore } from '@/store/chatStore';
import webSocketService from '@/services/WebSocketService';
const chatStore = useChatStore();
const text = ref('');
// 处理回车:单独回车发送,Shift+Enter 换行
function handleEnter(event) {
if (!event.shiftKey) {
event.preventDefault();
sendMessage();
} else {
// 默认会插入换行
text.value += '\n';
}
}
function sendMessage() {
const content = text.value.trim();
if (!content) return;
const msg = {
type: 'message',
payload: {
user: chatStore.currentUser,
text: content,
time: new Date().toLocaleTimeString(),
},
};
// 先在本地立刻渲染
chatStore.addMessage(msg.payload);
// 通过 WebSocket 发给服务器
webSocketService.send(msg);
text.value = '';
}
</script>
<style scoped>
.message-input {
display: flex;
padding: 8px;
border-top: 1px solid #eaeaea;
background: #f5f5f5;
}
.input-box {
flex: 1;
resize: none;
height: 60px;
padding: 8px;
border: 1px solid #ccc;
border-radius: 4px;
font-size: 14px;
line-height: 1.4;
}
.send-button {
margin-left: 8px;
padding: 0 16px;
background: #409eff;
border: none;
border-radius: 4px;
color: white;
cursor: pointer;
}
.send-button:hover {
background: #66b1ff;
}
</style>
要点说明:
@keydown.enter.prevent="handleEnter"
捕获回车事件:区分是否按住 Shift;sendMessage()
:先在本地将消息推入store
,再发送给服务器;若发送失败,可回滚或提示;- 样式:将
textarea
与按钮横向排列,用户输入体验流畅。
7.4 OnlineUsers.vue (在线用户列表)
展示当前所有在线用户,支持点击用户查看详情(示例仅渲染名称)。
<template>
<div class="online-users">
<h3>在线用户 ({{ userCount }})</h3>
<ul>
<li v-for="user in users" :key="user.id" @click="selectUser(user)" class="user-item">
{{ user.name }}
</li>
</ul>
</div>
</template>
<script setup>
import { computed } from 'vue';
import { useChatStore } from '@/store/chatStore';
const chatStore = useChatStore();
const users = computed(() => chatStore.users);
const userCount = computed(() => chatStore.users.length);
function selectUser(user) {
// 可实现私聊逻辑,或显示用户详情弹窗
alert(`想要与 ${user.name} 私聊,尚未实现。`);
}
</script>
<style scoped>
.online-users {
padding: 8px;
}
.user-item {
cursor: pointer;
padding: 4px 0;
}
.user-item:hover {
color: #409eff;
}
</style>
要点说明:
users
与userCount
:通过计算属性从 Pinia Store 读取;- 点击事件:示例仅弹窗,生产环境可跳转私聊页或弹出对话框;
- 样式:简洁背景与交互色。
实时消息流动图解
下面通过 ASCII 图简单演示用户发送消息到服务器并广播,前端各部分如何协作。
┌───────────┐ ┌───────────────────────┐ ┌─────────────┐
│ 用户 A │ │ Browser (Vue) │ │ WebSocket │
│ (客户端) │ │ ┌───────────────────┐ │ │ Server │
└────┬──────┘ │ │ WebSocketService │ │ │ │
│ 点击“发送” │ └───────────────────┘ │ │ │
│─────────────────▶│ send() │ │ │
│ message 数据 │ │ WebSocket │ │
│ │─────────────────────▶│ message(payload) │ │
│ │ │ │ │
│ │ onmessage │ └──────┬──────┘
│ │ 服务器 broadcast │ │
│ │ new message to all │ │
│ │◀─────────────────────│ │
│ │ │ │
┌────┴──────┐ │ onmessage → handleMessage() │
│ ChatRoom │ │ 分发给 Pinia Store │
│ 组件层 │ │ │
└────┬──────┘ │ │
│ │ │
│ 订阅 store │ │
│ messages 变化 │ │
│ │ │
┌────┴────────────┐ │ │
│ MessageList.vue │ │ │
│ (渲染新消息) │ │ │
└─────────────────┘ │ │
│ │
└──────────────────────────────────────────────┘
- 用户 A 在
MessageInput.vue
点击“发送” →webSocketService.send({ type: 'message', payload })
。 - WebSocketService 将消息通过 WebSocket 发送到服务器;
- 服务器 接收后,广播给所有在线客户端,包括发送者自己;
- WebSocketService.onmessage 收到广播,将新消息传递给 Pinia Store (
store.addMessage
); - MessageList.vue 通过
watch(messages.length)
检测到messages
变化,自动滚动 & 渲染新消息。
性能优化与注意事项
9.1 虚拟滚动(Virtual Scroll)
当聊天记录日益增多时,将导致 DOM 节点过多,渲染卡顿。可采用虚拟滚动技术,仅渲染可视区附近的消息。当用户滚动时再动态加载上下文元素。常用库:
使用示例(vue3-virtual-scroller
):
npm install vue3-virtual-scroller --save
<template>
<RecycleList
:items="messages"
:item-size="60"
direction="vertical"
class="message-list"
:buffer="5"
>
<template #default="{ item }">
<div class="message-item">
<span class="user-name">{{ item.user }}:</span>
<span>{{ item.text }}</span>
<span class="message-time">{{ item.time }}</span>
</div>
</template>
</RecycleList>
</template>
<script setup>
import { RecycleList } from 'vue3-virtual-scroller';
import 'vue3-virtual-scroller/dist/vue3-virtual-scroller.css';
import { useChatStore } from '@/store/chatStore';
const chatStore = useChatStore();
const messages = chatStore.messages;
</script>
<style scoped>
.message-list {
height: calc(100vh - 160px);
overflow-y: auto;
}
.message-item {
height: 60px;
display: flex;
align-items: center;
padding: 0 16px;
}
</style>
item-size
:单条消息高度;buffer
:缓冲区域数量,决定预渲染多少个 item。
9.2 节流与防抖
如果用户连续快速输入、发送消息,或窗口大小频繁变化导致频繁重绘,可对事件做节流/防抖处理。例如:
- 对输入搜索、微调滚动等操作使用
lodash.throttle
/debounce
; - 在 ChatRoom.vue 中监听窗口
resize
时,节流触发重绘。
import { throttle } from 'lodash';
window.addEventListener('resize', throttle(() => {
// 重新计算布局
}, 200));
9.3 组件懒加载与缓存
如果聊天室有多个子页面(如主列表、私聊详情、设置等),可使用 Vue Router 的懒加载,并配合 <keep-alive>
缓存组件,避免重复初始化 WebSocket 连接。建议只在 ChatRoom 页面创建 WebSocket,离开时关闭,提高资源利用率。
<template>
<keep-alive>
<router-view v-if="$route.meta.keepAlive"></router-view>
</keep-alive>
<router-view v-else></router-view>
</template>
总结
本文围绕“打造高效聊天室系统”这一主题,从需求分析、架构设计、WebSocket 服务封装、状态管理、核心组件实现,到性能优化的多维度进行了深入剖析与示例演示。关键要点包括:
- WebSocketService:统一管理连接、心跳、重连;
- Pinia Store:全局存储在线用户与消息列表,组件可轻松读取与更新;
- 组件化设计:将聊天页面拆分为消息列表、消息输入、在线用户三大模块,各司其职,职责单一;
- 实时渲染:利用
watch
与nextTick
实现自动滚动与界面更新; - 性能优化:对大消息量采用虚拟滚动,对频繁操作使用节流/防抖,结合组件缓存与懒加载确保流畅体验。
希望本文能帮助你快速掌握使用 Vue 构建高效聊天室前端的思路与实践技巧,将其轻松集成到实际项目中,实现稳定、流畅、可扩展的实时通信功能。
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