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clientserver 间进行全双工通讯的网络技术WebSocketWebSocket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,WebSocketserverclient 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 clientserver 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WebSocketHTTP 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, serverclientWebSocket 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。

  • HTTP协议有着良好的兼容性。默认端口也是80443,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

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