博学谷前端实现WebSocket 实时通信

博学谷前端实现WebSocket 实时通信

1. WebSocket 介绍

类似于 HTTP， WebSocket 是一种网络通信协议。

1.1. 为什什么需要 WebSocket

我们已经有了了 HTTP 协议，为什什么还需要另一个协议？它能带来什什么好处？
答案很简单，因为 HTTP 协议有一个缺陷：通信只能由客户端发起，没有请求就没有响应。

举例例来说，我们想了了解今天的天气，只能是客户端向服务器器发出请求，服务器器返回查询结果。HTTP 协议做不不到服务器器主动向客户端推送信息。
这种单向请求的特点，注定了了如果服务器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，了了解服务器器有没有新的信息。最典型的场景就是聊天室。
轮询的效率低，非常浪费资源（因为必须不不停连接，或者 HTTP 连接始终打开）。因此，工程师们一直在思考，有没有更更好的方法。WebSocket 就是这样发明的。

1.2. 什么是 WebSocket

WebSocket 协议在2008年年诞⽣生，2011年年成为国际标准。所有浏览器器都已经支持了了。
它的最大特点就是，服务器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器发送信息，是真正的双向平等对话，属于服务器器推送技术的一种。

其他特点包括：
2. 建立在 TCP 协议之上，服务器器端的实现比较容易易。
3. 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，因此握手时不不容易易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理理服务器器。
4. 数据格式比较轻量量，性能开销小，通信高效。
5. 可以发送文本，也可以发送二进制数据。
6. 没有同源限制，客户端可以与任意服务器器通信。
7. 协议标识符是 ws（如果加密，则为 wss），服务器器网址就是 URL。

ws://example.com:80/some/path

2. 客户端 WebSocket

2.1. 基本示例例

在浏览器器中提供了了 WebSocket 对象用于创建和管理理 WebSocket 连接，以及可以通过该连接发送和接收数据的 API。
下面是一个简单示例例

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.");
};

2.2. 常用 API

2.2.1. WebSocket 构造函数

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

var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');

执⾏行行上面语句句之后，客户端就会与服务器器进行行连接。

2.2.2. 事件： onopen

实例例对象的 onopen属性，用于指定连接成功后的回调函数。

ws.onopen = function () {
  // 发送消息一定要在建立连接成功以后   ws.send('Hello Server!');
  }

如果要指定多个回调函数，可以使用 addEventListener方法。

ws.addEventListener('open', function (event) {
  ws.send('Hello Server!');
});

2.2.3. 事件： onclose

实例例对象的 onclose属性，用于指定连接关闭后的回调函数。

ws.onclose = function(event) {
  var code = event.code;
  var reason = event.reason;   var wasClean = event.wasClean;   // handle close event
  };
  ws.addEventListener("close", function(event) {
    var code = event.code;
  var reason = event.reason;   var wasClean = event.wasClean;   // handle close event
  });

2.2.4. 事件： onmessage

实例例对象的 onmessage属性，用于指定收到服务器器数据后的回调函数。

ws.onmessage = function(event) {
  var data = event.data;
  // 处理理数据
};
ws.addEventListener("message", function(event) {
  var data = event.data;
  // 处理理数据
});

注意，服务器器数据可能是文本，也可能是二进制数据（ blob对象或 Arraybuffer对象）。

ws.onmessage = function(event){
  if(typeof event.data === String) {
      console.log("Received data string");
        }
          if(event.data instanceof ArrayBuffer){
              var buffer = event.data;
    console.log("Received arraybuffer");
      }
      }

除了了动态判断收到的数据类型，也可以使用 binaryType属性，显式指定收到的二进制数据类型。

// 收到的是 blob 数据
ws.binaryType = "blob";
ws.onmessage = function(e) {
  console.log(e.data.size);
};
// 收到的是 ArrayBuffer 数据
ws.binaryType = "arraybuffer"; ws.onmessage = function(e) {
  console.log(e.data.byteLength); };

2.2.5. 事件：onerror

实例例对象的 onerror属性，用于指定报错时的回调函数。

socket.onerror = function(event) {
  // handle error event
};
socket.addEventListener("error", function(event) {
  // handle error event
});

2.2.6. 方法：send()

实例例对象的 send()方法用于向服务器器发送数据。

ws.send('your message');

发送 Blob 对象的例例⼦子。

var file = document
  .querySelector('input[type="file"]')
    .files[0]; ws.send(file);

发送 ArrayBuffer 对象的例例⼦子。

// Sending canvas ImageData as ArrayBuffer
var img = canvas_context.getImageData(0, 0, 400, 320); var binary = new Uint8Array(img.data.length);
for (var i = 0; i < img.data.length; i++) {
  binary[i] = img.data[i];
}
ws.send(binary.buffer);

2.2.7. 方法：close()

实例例对象的 close() 方法用于关闭连接。

ws.close()

连接关闭之后会触发实例例对象的 onclose 事件。

2.2.8. 实例例属性：bufferedAmount

实例例对象的 bufferedAmount属性，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。

var data = new ArrayBuffer(10000000); socket.send(data);
if (socket.bufferedAmount === 0) {
  // 发送完毕
} else {
  // 发送还没结束
  }

3. 服务端 WebSocket 实现

WebSocket 服务器器的实现，可以查看维基百科的列列表。常用的 Node 实现有以下三种。
µWebSockets
Socket.IO
服务端实现
提供了了对所有流⾏行行的服务端的⽀支持，例例如 Java、PHP、Python、Node.js 等
客户端实现
浏览器器，WebSocket-Node
具体的用法请查看它们的文档，这里里我们以 Socket.IO 为例例。

4. 综合案例例：聊天室

4.1. 案例例演示

https://socket.io/demos/chat/

4.2. 开始

//创建项目目录 chat
//npm init -y 初始化 package.json 文件
//npm install express
//写入以下代码
const express = require('express') const app = express()
const http = require('http').Server(app)
app.get('/', function(req, res){
  res.send('
Hello world
');
})
http.listen(3000, () => {
  console.log('listening on *:3000')
})

启动服务测试
服务静态网页
将 app.get(/) 代码替换为以下内容

app.use(express.static('./public'))

测试页面访问
使用 Socket.IO
安装 npm i socket.io服务端代码修改如下

const express = require('express') const app = express()
const http = require('http').Server(app) const io = require('socket.io')(http)
app.use(express.static('./public/'))
io.on('connection', socket => {
  console.log('a user connected');
})
http.listen(3000, () => {
  console.log('listening on *:3000')
})

在网页中

<script src="/socket.io/socket.io.js"></script>
<script>
  // 默认链接当前网页地址，也就是 ws://localhost:3000   var socket = io()
</script>

刷新网页测试效果
每一个 socket 都有一个 disconnect 事件

io.on('connection', function(socket){
  console.log('a user connected')   socket.on('disconnect', () => {
      console.log('user disconnected')   })
})

刷新网页测试效果
客户端发送消息

socket.emit('chat message', 'hello');

服务端接收消息

socket.on('chat message', function(msg){
  console.log('message: ' + msg);
});

测试
给当前连接 socket 发送消息

socket.emit('request', '消息');

服务端发送广播消息
如果你想向除了了某个套接字以外的所有人发送消息

socket.broadcast.emit('hi');

将消息发送给所有人，包括发送消息的客户端

io.emit('chat message', msg)

客户端接收消息

socket.on('chat message', function(msg){
  $('#messages').append($('
').text(msg)); });

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