不得不了解的webSocket

WebSocket是一种网络通信协议。

为什么需要 WebSocket？

因为HTTP 协议有一个缺陷：通信只能由客户端发起。这种单向请求的特点，注定了如果服务器有连续的状态变化，客户端要获知就非常麻烦。我们只能使用"轮询"：每隔一段时候，就发出一个询问，了解服务器有没有新的信息。

轮询技术有：（短）轮询（Polling），Comet的长轮询（Long-polling）和流技术（Http Streaming）等。

轮询的效率低，非常浪费资源。所以websocket就应用而生了。

W3C 在 HTML5中提供了一种client与 server 间进行全双工通讯的网络技术WebSocket。WebSocket是一个全新的、独立的协议，基于 TCP 协议，与HTTP 协议兼容却不会融入HTTP协议，仅仅作为 HTML5 的一部分。

WebSocket原理

WebSocket是一种协议，是一种与HTTP 同等的网络协议，两者都是应用层协议，都基于 TCP 协议。但是 WebSocket 是一种双向通信协议，在建立连接之后，WebSocket 的 server 与 client 都能主动向对方发送或接收数据。同时，WebSocket在建立连接时需要借助 HTTP 协议，连接建立好了之后 client 与 server 之间的双向通信就与 HTTP 无关了。

相比于传统HTTP 的每次“请求-应答”都要client 与 server 建立连接的模式，WebSocket 是一种长连接的模式。就是一旦WebSocket 连接建立后，除非client 或者 server 中有一端主动断开连接，否则每次数据传输之前都不需要HTTP 那样请求数据。

接下来，从报文层面谈一下WebSocket 与 HTTP 的差异。

首先，client 发起WebSocket连接，报文类似于 HTTP，但主要有几点不一样的地方：

• Upgrade: websocket： 表明这是一个 WebSocket 类型请求，意在告诉server 需要将通信协议切换到WebSocket。

• Sec-WebSocket-Key: 是 client发送的一个 base64 编码的密文，要求server必须返回一个对应加密的 Sec-WebSocket-Accept 应答，否则client 会抛出 Error during WebSocket handshake错误，并关闭连接。

server 收到报文后，如果支持WebSocket 协议，那么就会将自己的通信协议切换到WebSocket，返回以下信息：

• HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake：返回的状态码为 101，表示同意 client的协议转换请求。
• Upgrade: websocket
• Connection: Upgrade
• Sec-WebSocket-Accept:
  ...

以上都是利用HTTP协议完成的。这样，经过“请求-相应”的过程， server 与client 的 WebSocket 连接握手成功，后续便可以进行TCP通讯了，也就没有HTTP 什么事了。

WebSocket通信特点

• 最大特点就是，服务器可以主动向客户端推送信息，客户端也可以主动向服务器发送信息，是真正的双向平等对话，属于服务器推送技术的一种。

• 建立在TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。

• 与 HTTP协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443，并且握手阶段采用HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器。

• 数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。

• 可以发送文本，也可以发送二进制数据。

• 没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。

• 协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。

WebSocket实例

客户端实例

var ws = new WebSocket("(wss://echo.websocket.org/)");

ws.onopen = function(evt) {
  console.log("Connection open ..."); 
  ws.send("Hello WebSockets!");
};
 
ws.onmessage = function(evt) { 
  console.log( "Received Message: " + evt.data); 
  ws.close();
};

ws.onclose = function(evt) { 
  console.log("Connection closed.");
}; 

客户端API

• WebSocket 对象作为一个构造函数，用于新建 WebSocket 实例。

 var ws = new WebSocket('ws://localhost:8000');

执行上面语句之后，客户端就会与服务器进行连接。

• webSocket.readyState返回实例对象的当前状态，值为：
  CONNECTING：值为0，表示正在连接。
  OPEN：值为1，表示连接成功，可以通信了。
  CLOSING：值为2，表示连接正在关闭。
  CLOSED：值为3，表示连接已经关闭，或者打开连接失败。
• webSocket.onopen用于指定连接成功后的回调函数，也可以使用addEventListener方法。
• webSocket.onclose用于指定连接关闭后的回调函数。
• webSocket.onmessage用于指定收到服务器数据后的回调函数，也可以使用addEventListener方法。
• webSocket.send()用于向服务器发送数据。
• webSocket.bufferedAmount表示还有多少字节的二进制数据没有发送出去。它可以用来判断发送是否结束。
• webSocket.onerror用于指定报错时的回调函数，也可以使用addEventListener方法。

WebSocket 服务器的实现可以使用node中的µWebSockets，Socket.IO，WebSocket-Node

完整demo地址

参考资料：
WebSocket 与 Socket.IO
WebSocket 教程
HTML5 WebSocket教程