快捷導(dǎo)航

WebSocket的簡(jiǎn)單介紹及應(yīng)用

更新時(shí)間：2019年05月23日 10:12:55 作者：庭院茶

因此，如果讓服務(wù)器端也可以主動(dòng)發(fā)送信息到客戶(hù)端，就可以很大程度改進(jìn)這些不足。WebSocket就是一個(gè)實(shí)現(xiàn)這種雙向通信的新協(xié)議。下面小編來(lái)簡(jiǎn)單介紹下它

定時(shí)刷新的不足與改進(jìn)

web開(kāi)發(fā)中可能遇到這樣的場(chǎng)景：網(wǎng)頁(yè)里的某一塊區(qū)域里寫(xiě)了一些內(nèi)容，但這些內(nèi)容不是固定的，即使看網(wǎng)頁(yè)的人沒(méi)有做任何操作，它們也會(huì)隨時(shí)間不斷變化。股票行情、活動(dòng)或游戲的榜單都是比較常見(jiàn)的例子。

對(duì)此，一般的做法是用setTimeout()或setInverval()定時(shí)執(zhí)行任務(wù)，任務(wù)內(nèi)容是Ajax訪問(wèn)一次服務(wù)器，并在成功拿到返回?cái)?shù)據(jù)后去更新頁(yè)面。

這種定時(shí)刷新的做法會(huì)有這樣一些感覺(jué)不足的地方：

頻繁的定時(shí)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求對(duì)瀏覽器（客戶(hù)端）和服務(wù)器來(lái)說(shuō)都是一種負(fù)擔(dān)，尤其是當(dāng)網(wǎng)頁(yè)里有多個(gè)定時(shí)刷新區(qū)域的時(shí)候。
某幾次的定時(shí)任務(wù)可能是不必要的，因?yàn)榉?wù)器可能并沒(méi)有新數(shù)據(jù)，還是返回了和上一次一樣的內(nèi)容。
頁(yè)面內(nèi)容可能不夠新，因?yàn)榉?wù)器可能剛更新了數(shù)據(jù)，但下一輪定時(shí)任務(wù)還沒(méi)有開(kāi)始。

造成這些不足的原因歸結(jié)起來(lái)，主要還是由于服務(wù)器的響應(yīng)總是被動(dòng)的。HTTP協(xié)議限制了一次通信總是由客戶(hù)端發(fā)起請(qǐng)求，再由服務(wù)器端來(lái)返回響應(yīng)。

因此，如果讓服務(wù)器端也可以主動(dòng)發(fā)送信息到客戶(hù)端，就可以很大程度改進(jìn)這些不足。WebSocket就是一個(gè)實(shí)現(xiàn)這種雙向通信的新協(xié)議。

WebSocket是基于HTTP的功能追加協(xié)議

WebSocket最初由html5提出，但現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為一個(gè)獨(dú)立的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。WebSocket可以分為協(xié)議（Protocol）和API兩部分，分別由IETF和W3C制定了標(biāo)準(zhǔn)。

先來(lái)看看WebSocket協(xié)議的建立過(guò)程。

為了實(shí)現(xiàn)WebSocket通信，首先需要客戶(hù)端發(fā)起一次普通HTTP請(qǐng)求（也就是說(shuō)，WebSocket的建立是依賴(lài)HTTP的）。請(qǐng)求報(bào)文可能像這樣：

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

其中HTTP頭部字段Upgrade: websocket和Connection: Upgrade很重要，告訴服務(wù)器通信協(xié)議將發(fā)生改變，轉(zhuǎn)為WebSocket協(xié)議。支持WebSocket的服務(wù)器端在確認(rèn)以上請(qǐng)求后，應(yīng)返回狀態(tài)碼為101 Switching Protocols的響應(yīng)：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: nRu4KAPUPjjWYrnzxDVeqOxCvlM=

其中字段Sec-WebSocket-Accept是由服務(wù)器對(duì)前面客戶(hù)端發(fā)送的Sec-WebSocket-Key進(jìn)行確認(rèn)和加密后的結(jié)果，相當(dāng)于一次驗(yàn)證，以幫助客戶(hù)端確信對(duì)方是真實(shí)可用的WebSocket服務(wù)器。

驗(yàn)證通過(guò)后，這個(gè)握手響應(yīng)就確立了WebSocket連接，此后，服務(wù)器端就可以主動(dòng)發(fā)信息給客戶(hù)端了。此時(shí)的狀態(tài)比較像服務(wù)器端和客戶(hù)端接通了電話，無(wú)論是誰(shuí)有什么信息想告訴對(duì)方，開(kāi)口就好了。

一旦建立了WebSocket連接，此后的通信就不再使用HTTP了，改為使用WebSocket獨(dú)立的數(shù)據(jù)幀（這個(gè)幀有辦法看到，見(jiàn)后文）。

整個(gè)過(guò)程像這樣：

簡(jiǎn)單的應(yīng)用示例

應(yīng)用WebSocket有這樣幾件事要做：

選用支持WebSocket的瀏覽器。
網(wǎng)頁(yè)內(nèi)添加創(chuàng)建WebSocket的代碼。
服務(wù)器端添加使用WebSocket通信的代碼。

服務(wù)器端

以Node的服務(wù)器為例，我們使用ws這個(gè)組件，這樣搭建一個(gè)支持WebSocket的服務(wù)器端：

var request = require("request");
var dateFormat = require("dateformat");
var WebSocket = require("ws"),
 WebSocketServer = WebSocket.Server,
 wss = new WebSocketServer({
 port: 8080,
 path: "/guest"
 });

// 收到來(lái)自客戶(hù)端的連接請(qǐng)求后，開(kāi)始給客戶(hù)端推消息
wss.on("connection", function(ws) {
 ws.on("message", function(message) {
 console.log("received: %s", message);
 });
 sendGuestInfo(ws);
});

function sendGuestInfo(ws) {
 request("http://uinames.com/api?region=china",
 function(error, response, body) {
  if (!error && response.statusCode === 200) {
  var jsonObject = JSON.parse(body),
   guest = jsonObject.name + jsonObject.surname,
   guestInfo = {
   guest: guest,
   time: dateFormat(new Date(), "HH:MM:ss")
   };

  if (ws.readyState === WebSocket.OPEN) {

   // 發(fā)，送
   ws.send(JSON.stringify(guestInfo));

   // 用隨機(jī)來(lái)“裝”得更像不定時(shí)推送一些
   setTimeout(function() {
   sendGuestInfo(ws);
   }, (Math.random() * 5 + 3) * 1000);
  }
  }
 });
}

這個(gè)例子使用了姓名生成站點(diǎn)uinames的API服務(wù)，來(lái)生成{guest: "人名", time: "15:26:01"}這樣的數(shù)據(jù)。函數(shù)sendGuestInfo()會(huì)不定時(shí)執(zhí)行，并把包含姓名和時(shí)間的信息通過(guò)send()方法發(fā)送給客戶(hù)端。另外，注意send()方法需要以字符串形式來(lái)發(fā)送json數(shù)據(jù)。

這就像是服務(wù)器自己在做一些事，然后在需要的時(shí)候會(huì)通知客戶(hù)端一些信息。

客戶(hù)端

客戶(hù)端我們使用原生javascript來(lái)完成（僅支持WebSocket的瀏覽器）：

var socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/guest");

socket.onopen = function(openEvent) {
 console.log("WebSocket conntected.");
};

socket.onmessage = function(messageEvent) {
 var data = messageEvent.data,
 dataObject = JSON.parse(data);
 console.log("Guest at " + dataObject.time + ": " + dataObject.guest);
};

socket.onerror = function(errorEvent) {
 console.log("WebSocket error: ", errorEvent);
};

socket.onclose = function(closeEvent) {
 console.log("WebSocket closed.");
};

WebSocket的URL格式是ws://與wss://。因此，需要注意下URL地址的寫(xiě)法，這也包括注意WebSocket服務(wù)器端的路徑（如這里的/guest）等信息。因?yàn)槭潜镜氐氖纠赃@里是localhost。

客戶(hù)端代碼的流程很簡(jiǎn)單：創(chuàng)建WebSocket對(duì)象，然后指定onopen、onmessage等事件的回調(diào)即可。其中onmessage是客戶(hù)端與服務(wù)器端通過(guò)WebSocket通信的關(guān)鍵事件，想要在收到服務(wù)器通知后做點(diǎn)什么，寫(xiě)在onmessage事件的回調(diào)函數(shù)里就好了。

效果及分析

通過(guò)node server（假定服務(wù)器端的文件名為server.js）啟動(dòng)WebSocket服務(wù)器后，用瀏覽器打開(kāi)一個(gè)引入了前面客戶(hù)端代碼的html（直接文件路徑file:///就可以），就可以得到像這樣的結(jié)果：

聯(lián)系前面客戶(hù)端的代碼可以想到，實(shí)際從創(chuàng)建WebSocket對(duì)象的語(yǔ)句開(kāi)始，連接請(qǐng)求就會(huì)發(fā)送，并很快建立起WebSocket連接（不出錯(cuò)誤的話），此后就可以收到來(lái)自服務(wù)器端的通知。如果此時(shí)客戶(hù)端還想再告訴服務(wù)器點(diǎn)什么，這樣做：

socket.send("Hello, server!");

服務(wù)器就可以收到：

當(dāng)然，這也是因?yàn)榍懊娣?wù)器端的代碼內(nèi)同樣設(shè)置了message事件的回調(diào)。在這個(gè)客戶(hù)端和服務(wù)器都是javascript的例子中，無(wú)論是服務(wù)器端還是客戶(hù)端，都用send()發(fā)送信息，都通過(guò)message事件設(shè)置回調(diào)，形式上可以說(shuō)非常一致。

其他可用的數(shù)據(jù)類(lèi)型

WebSocket的send()可以發(fā)送的消息，除了前面用的字符串類(lèi)型之外，還有兩種可用，它們是Blob和ArrayBuffer。

它們都代表二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可用于原始文件數(shù)據(jù)的發(fā)送。比如，這是一個(gè)發(fā)送Blob類(lèi)型數(shù)據(jù)以完成向服務(wù)器上傳圖片的例子：

var fileEl = document.getElementById("image_upload");
var file = fileEl.files[0];
socket.send(file);

然后服務(wù)器端可以這樣把文件保存下來(lái)：

var fs = require("fs");

wss.on("connection", function(ws) {
 ws.on("message", function(message) {
 fs.writeFile("upload.png", message, "binary", function(error) {
  if (!error) {
  console.log("File saved.");
  }
 });
 });
});

在客戶(hù)端接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)時(shí)，需注意WebSocket對(duì)象有一個(gè)屬性binaryType，初始值為"blob"。因此，如果接收的二進(jìn)制數(shù)據(jù)是ArrayBuffer，應(yīng)在接收之前這樣做：

socket.binaryType = "arraybuffer";

其他WebSocket服務(wù)器端

其他語(yǔ)言來(lái)做WebSocket服務(wù)器是怎樣的呢？下面是一個(gè)php的WebSocket服務(wù)器的例子（使用Ratchet）：

<?php
use Ratchet\ConnectionInterface;
use Ratchet\MessageComponentInterface;

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

class GuestServer implements MessageComponentInterface {

 public function onOpen(ConnectionInterface $conn) {
 $conn->send('The server is listening to you now.');
 }

 public function onMessage(ConnectionInterface $conn, $msg) {
 $conn->send($this->generateGuestInfo());
 }

 public function onClose(ConnectionInterface $conn) {
 }

 public function onError(ConnectionInterface $conn, \Exception $e) {
 $conn->close();
 }

 private function generateGuestInfo() {
 $jsonString = file_get_contents('http://uinames.com/api?region=china');
 $jsonObject = json_decode($jsonString, true);
 $guest = $jsonObject['name'] . $jsonObject['surname'];
 $guestInfo = array(
  'guest' => $guest,
  'time' => date('H:i:s', time()),
 );

 return json_encode($guestInfo);
 }
}

$app = new Ratchet\App('localhost', 8080);
$app->route('/guest', new GuestServer(), array('*'));
$app->run();
?>

這個(gè)例子也同樣是由服務(wù)器返回{guest: "人名", time: "15:26:01"}的json數(shù)據(jù)，不過(guò)由于php不像Node那樣可以用setTimeout()很容易地實(shí)現(xiàn)異步定時(shí)任務(wù)，這里改為在客戶(hù)端發(fā)送一次任意信息后，再去uinames取得信息并返回。

也可以看到，php搭建的WebSocket服務(wù)器仍然是近似的，主要通過(guò)WebSocket的open、message等事件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。

在Chrome開(kāi)發(fā)工具中查看WebSocket數(shù)據(jù)幀

Chrome開(kāi)發(fā)工具中選擇Network，然后找到WebSocket的那個(gè)請(qǐng)求，里面可以選擇Frames。在Frames里看到的，就是WebSocket的數(shù)據(jù)幀了：