认识 WebSocket 一篇文章就够了

WebSocket 是一种网络通信协议,很多高级功能都需要它

一、HTTP/1.1 的升级特性

要说 WebSocket 协议,我们得先来说说 HTTP 协议的一个请求头,事实上,所有的 HTTP 客户端(浏览器、移动端等)都可以在请求头中包含 Connection:Upgrade ,这个表示客户端希望升级请求协议,那么希望升级成什么样的协议呢?

我们需要在 Upgrade 头中指定一个或者多个协议的列表,当然这些协议必须兼容 HTTP/1.1 协议。服务器收到请求之后,如果接受升级请求,那么将会返回一个 101 的状态码,表示转换请求协议,同时在响应的 Upgrade 头中使用单个值,这个单个值就是请求协议列表中服务器支持的第一个协议(即请求头的 Upgrade 字段中列出来的协议列表中服务器支持的第一个协议)。

HTTP 升级最大的好处是最终使我们可以使用任意的协议,在升级握手完成之后,它就不再使用 HTTP 连接了,我们甚至可以在升级握手完成之后建立一个 Socket 连接,理论上我们可以使用 HTTP 升级在两个端点之间使用任何自己设计的协议,进而创建出各种各样的 TCP 通信,当然浏览器不会让开发者随意去这么做,而是要指定某些协议,WebSocket 应运而生!

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二、为什么需要 WebSocket ?

初次接触 WebSocket 的人,都会问同样的问题:我们已经有了 HTTP 协议,为什么还需要另一个协议?它能带来什么好处?

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==

举例来说,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。

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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(因为必须不停连接,或者 HTTP 连接始终打开)。因此,工程师们一直在思考,有没有更好的方法。WebSocket 就是这样发明的

三、WebSocket 简介

WebSocket 协议在2008年诞生,2011年成为国际标准。所有浏览器都已经支持了。

它的最大特点就是,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

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其他特点包括:

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

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

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一个 WebSocket 请求首先使用非正常的 HTTP 请求以特定的模式访问一个 URL ,这个 URL 有两种模式,分别是 ws 和 wss,对应 HTTP 协议中的 http 和 https,请求头中除了 Connection:Upgrade 之外还有一个 Upgrade:websocket ,它们两个将共同告诉服务器将连接升级为 WebSocket 这样一种全双工协议。

如此,在握手完成之后,文本消息或者其他二进制消息就可以同时在两个方向上进行发送,而不需要关闭和重建连接。此时的客户端和服务端关系其实是对等的,他们都可以互相向对方主动发消息。

ws 和 wss 模式并不能算作 HTTP 协议的一部分,因为 HTTP 请求和请求头并不包含 URL 模式,HTTP 请求只在请求的第一行中包含相对于服务器的 URL ,在 Host 头中包含域名,而 WebSocket 中特有的 ws 和 wss 模式主要用于通知浏览器和 API 是希望使用 SSL/TLS(wss),还是希望使用不加密的方式(ws)进行连接。

四、WebSocket 优势

(1)由于 WebSocket 连接在端口 80(ws)或者 443(wss)上创建,与 HTTP 使用的端口相同,这样,基本上所有的防火墙都不会阻塞 WebSocket 连接

(2)WebSocket 使用 HTTP 协议进行握手,因此它可以自然而然的集成到网络浏览器和 HTTP 服务器中

(3)使用该协议,当消息启动或者到达的时候,服务端和客户端都可以知道

五、WebSocket 的用途

(1)网页上的在线聊天

(2)多人在线游戏

(3)在线股票网站

(4)在线即时新闻网站

(5)高清视频流

(6)应用集群之间的通信

(7)远程系统/软件的状态和性能的实时监控

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