HTTP1.1之后的长连接和WebSocket的长连接之间的区别

本文参考谈谈http的长连接和websocket的长连接进行整理而成

缘起

了解http的人都知道，HTTP 协议有一个缺陷：通信只能由客户端发起 ，例如，我们想了解今天的天气，只能是客户端向服务器发出请求，服务器返回查询结果，HTTP 协议做不到服务器主动向客户端推送信息 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， 最典型的场景就是聊天室 。轮询的效率低，非常浪费资源。
在http1.1中，Connection默认为Keep-alive参数，官方的说法是可以用这个来作为长连接。那么问题来了，既然http1.1支持长连接，为什么还要搞出一个WebSocket呢？

关于Keep-alive的缺点

Keep-alive的确可以实现长连接，但是这个长连接是有问题的，本质上依然是客户端主动发起-服务端应答的模式，是没法做到服务端主动发送通知给客户端的。也就是说，在一个HTTP连接中，可以发送多个Request，接收多个Response。但是一个request只能有一个response。而且这个response也是被动的，不能主动发起。放上一张图，图左为没开启Keep-alive，图右为开启了Keep-alive，可以看出依然是一问一答的模式，相较左边只是省略了每次的关闭和打开操作。

20190731182151469.png

但是WebSocket就不同，WebSocket是可以互相主动发起的。

20190731182344740.png

上图对比可以看出，相对于传统 HTTP 每次请求-应答都需要客户端与服务端建立连接的模式，WebSocket 是类似 TCP 长连接的通讯模式，一旦 WebSocket 连接建立后，后续数据都以帧序列的形式传输。在客户端断开 WebSocket 连接或 Server 端断掉连接前，不需要客户端和服务端重新发起连接请求。在海量并发及客户端与服务器交互负载流量大的情况下，极大的节省了网络带宽资源的消耗，有明显的性能优势，且客户端发送和接受消息是在同一个持久连接上发起，实时性优势明显。

详细说说WebSocket

WebSocket API 是 HTML5 标准的一部分， 但这并不代表 WebSocket 一定要用在 HTML 中，或者只能在基于浏览器的应用程序中使用。
在WebSocket中，只需要服务器和浏览器通过HTTP协议进行一个握手的动作，然后单独建立一条TCP的通信通道进行数据的传送。WebSocket同HTTP一样也是应用层的协议，但是它是一种双向通信协议，是建立在TCP之上的。WebSocket的流程大概是以下几步

浏览器、服务器建立TCP连接，三次握手。这是通信的基础，传输控制层，若失败后续都不执行。
TCP连接成功后，浏览器通过HTTP协议向服务器传送WebSocket支持的版本号等信息。（开始前的HTTP握手）
服务器收到客户端的握手请求后，同样采用HTTP协议回馈数据。
当收到了连接成功的消息后，通过TCP通道进行传输通信。
也就是说WebSocket在建立握手时，数据是通过HTTP传输的。但是建立之后，在真正传输时候是不需要HTTP协议的。
看看一次websocket的握手请求与应答的报文
WebSocket 客户端连接报文

GET /webfin/websocket/ HTTP/1.1
Host: localhost
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: xqBt3ImNzJbYqRINxEFlkg==
Origin: 
http://localhost
:8080
Sec-WebSocket-Version: 13

可以看到，客户端发起的 WebSocket 连接报文类似传统 HTTP 报文，”Upgrade：websocket”参数值表明这是 WebSocket 类型请求，“Sec-WebSocket-Key”是 WebSocket 客户端发送的一个 base64 编码的密文，要求服务端必须返回一个对应加密的“Sec-WebSocket-Accept”应答，否则客户端会抛出“Error during WebSocket handshake”错误，并关闭连接。

服务端收到报文后返回的数据格式类似：
WebSocket 服务端响应报文

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: K7DJLdLooIwIG/MOpvWFB3y3FE8=

“Sec-WebSocket-Accept”的值是服务端采用与客户端一致的密钥计算出来后返回客户端的,“HTTP/1.1 101 Switching Protocols”表示服务端接受 WebSocket 协议的客户端连接，经过这样的请求-响应处理后，客户端服务端的 WebSocket 连接握手成功, 后续就可以进行 TCP 通讯了。