WebSocket 学习笔记

因为 HTTP 协议有一个缺陷:通信只能由客户端发起。所以为了实现推送,只能不停发起Ajax 轮询。然而HTTP请求头部很长,真正有效的数据只是很小的一部分,浪费带宽等资源。

WebSocket 作为一种服务器推送技术,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。
WebSocket 学习笔记_第1张图片
浏览器通过 JavaScript 向服务器发出建立 WebSocket 连接的请求,连接建立以后,客户端和服务器端就可以通过 TCP 连接直接交换数据。

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

var Socket = new WebSocket(url, [protocol] );
#第一个参数 url, 指定连接的 URL
#第二个参数 protocol 是可选的,指定了可接受的子协议。

执行以下语句后,客户端就会与服务器进行连接。

var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');
<!DOCTYPE HTML>
<html>
   <head>
   <meta charset="utf-8">
   <title>菜鸟教程(runoob.com)</title>
    
      <script type="text/javascript">
         function WebSocketTest()
         {
            if ("WebSocket" in window)
            {
               alert("您的浏览器支持 WebSocket!");
               
               // 打开一个 web socket
               var ws = new WebSocket("ws://localhost:9998/echo");
                
               ws.onopen = function()
               {
                  // Web Socket 已连接上,使用 send() 方法发送数据
                  ws.send("发送数据");
                  alert("数据发送中...");
               };
                
               ws.onmessage = function (evt) 
               { 
                  var received_msg = evt.data;
                  alert("数据已接收...");
               };
                
               ws.onclose = function()
               { 
                  // 关闭 websocket
                  alert("连接已关闭..."); 
               };
            }
            
            else
            {
               // 浏览器不支持 WebSocket
               alert("您的浏览器不支持 WebSocket!");
            }
         }
      </script>
        
   </head>
   <body>
   
      <div id="sse">
         <a href="javascript:WebSocketTest()">运行 WebSocket</a>
      </div>
      
   </body>
</html>

Websocket 使用和 HTTP 相同的 TCP 端口,可以绕过大多数防火墙的限制。默认情况下,Websocket 协议使用 80 端口;运行在 TLS 之上时,默认使用 443 端口。
WebSocket 学习笔记_第2张图片

一个典型的Websocket握手请求如下:

客户端请求

GET / HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Host: example.com
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==
Sec-WebSocket-Version: 13

服务器回应

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=
Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/
  • Connection 必须设置 Upgrade,表示客户端希望连接升级。
  • Upgrade 字段必须设置Websocket,表示希望升级到 Websocket 协议。
  • Sec-WebSocket-Key是随机的字符串,服务器端会用这些数据来构造出一个 SHA-1 的信息摘要。把 “Sec-WebSocket-Key”加上一个特殊字符串 “258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”,然后计算 SHA-1摘要,之后进行 BASE-64 编码,将结果做为 “Sec-WebSocket-Accept”头的值,返回给客户端。如此操作,可以尽量避免普通 HTTP 请求被误认为 Websocket 协议。
  • Sec-WebSocket-Version 表示支持的 Websocket 版本。RFC6455 要求使用的版本是13,之前草案的版本均应当弃用。
  • Origin 字段是可选的,通常用来表示在浏览器中发起此 Websocket连接所在的页面,类似于 Referer。但是,与 Referer 不同的是,Origin 只包含了协议和主机名称。
  • 其他一些定义在 HTTP 协议中的字段,如 Cookie 等,也可以在 Websocket 中使用。

在服务器方面,网上都有不同对websocket支持的服务器:

  • php
    http://code.google.com/p/phpwebsocket/

  • jetty
    http://jetty.codehaus.org/jetty/(版本7开始支持websocket)

  • netty
    http://www.jboss.org/netty

  • ruby
    http://github.com/gimite/web-socket-ruby

  • Kaazing https://web.archive.org/web/20100923224709/http://www.kaazing.org/confluence/display/KAAZING/Home

  • Tomcat
    http://tomcat.apache.org/(7.0.27支持websocket,建议用tomcat8,7.0.27中的接口已经过时)

  • WebLogic
    http://www.oracle.com/us/products/middleware/cloud-app-foundation/weblogic/overview/index.html(12.1.2開始支持)

  • node.js
    https://github.com/Worlize/WebSocket-Node

  • node.js
    http://socket.io nginx - http://nginx.com/

  • mojolicious
    http://mojolicio.us/

  • python
    https://github.com/abourget/gevent-socketio

  • Django
    https://github.com/stephenmcd/django-socketio

  • erlang
    https://github.com/ninenines/cowboy.git

webSocket.readyState

readyState属性返回实例对象的当前状态,共有四种。

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。
下面是一个示例。

switch (ws.readyState) {
  case WebSocket.CONNECTING:
    // do something
    break;
  case WebSocket.OPEN:
    // do something
    break;
  case WebSocket.CLOSING:
    // do something
    break;
  case WebSocket.CLOSED:
    // do something
    break;
  default:
    // this never happens
    break;
}

webSocket.onopen

实例对象的onopen属性,用于指定连接成功后的回调函数。

ws.onopen = function () {
  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!');
});

webSocket.onclose

实例对象的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
});

webSocket.onmessage

实例对象的onmessage属性,用于指定收到服务器数据后的回调函数。

ws.onmessage = function(event) {
  var data = event.data;
  // 处理数据
};

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

注意,服务器数据可能是文本,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);
};

webSocket.send()

实例对象的send()方法用于向服务器发送数据。

发送文本的例子。


ws.send('your message');
发送 Blob 对象的例子。


var file = document
  .querySelector('input[type="file"]')
  .files[0];
ws.send(file);
发送 ArrayBuffer 对象的例子。


// 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);

webSocket.bufferedAmount

实例对象的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
}

webSocket.onerror

实例对象的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
});

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