详解 WebSocket 原理,附完整的聊天室实战 Demo

1、前言

凤凰棋牌最近有同学问我有没有做过在线咨询功能。同时,公司也刚好让我接手一个 IM 项目。所以今天抽时间记录一下最近学习的内容。本文主要剖析了 WebSocket 的原理,以及附上一个完整的聊天室实战 Demo (包含前端和后端,代码下载链接在文末)。

2、WebSocket 与 HTTP

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

HTTP 有 1.1 和 1.0 之说,也就是所谓的 keep-alive ,把多个 HTTP 请求合并为一个,但是 Websocket 其实是一个新协议,跟 HTTP 协议基本没有关系,只是为了兼容现有浏览器,所以在握手阶段使用了 HTTP 。

下面一张图说明了 HTTP 与 WebSocket 的主要区别:

详解 WebSocket 原理,附完整的聊天室实战 Demo

WebSocket 的其他特点:

  • 建立在 TCP 协议之上,服务器端的实现比较容易。
  • 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。
  • 数据格式比较轻量,性能开销小,通信高效。
  • 可以发送文本,也可以发送二进制数据。
  • 没有同源限制,客户端可以与任意服务器通信。
  • 协议标识符是ws(如果加密,则为wss),服务器网址就是 URL。

3、WebSocket 是什么样的协议,具体有什么优点

凤凰棋牌首先,WebSocket 是一个持久化的协议,相对于 HTTP 这种非持久的协议来说。简单的举个例子吧,用目前应用比较广泛的 PHP 生命周期来解释。

HTTP 的生命周期通过 Request 来界定,也就是一个 Request 一个 Response ,那么在 HTTP1.0 中,这次 HTTP 请求就结束了。

在 HTTP1.1 中进行了改进,使得有一个 keep-alive,也就是说,在一个 HTTP 连接中,可以发送多个 Request,接收多个 Response。但是请记住 Request = Response, 在 HTTP 中永远是这样,也就是说一个 Request 只能有一个 Response。而且这个 Response 也是被动的,不能主动发起。

你 BB 了这么多,跟 WebSocket 有什么关系呢?好吧,我正准备说 WebSocket 呢。

首先 WebSocket 是基于 HTTP 协议的,或者说借用了 HTTP 协议来完成一部分握手。

首先我们来看个典型的 WebSocket 握手

GET /chat HTTP/1.1
Host: server。example。com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com

熟悉 HTTP 的童鞋可能发现了,这段类似 HTTP 协议的握手请求中,多了这么几个东西。

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

这个就是 WebSocket 的核心了,告诉 Apache 、 Nginx 等服务器:注意啦,我发起的请求要用 WebSocket 协议,快点帮我找到对应的助理处理~而不是那个老土的 HTTP。

Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

首先, Sec-WebSocket-Key 是一个 Base64 encode 的值,这个是浏览器随机生成的,告诉服务器:泥煤,不要忽悠我,我要验证你是不是真的是 WebSocket 助理。

然后, Sec_WebSocket-Protocol 是一个用户定义的字符串,用来区分同 URL 下,不同的服务所需要的协议。简单理解:今晚我要服务A,别搞错啦~

凤凰棋牌最后, Sec-WebSocket-Version 是告诉服务器所使用的 WebSocket Draft (协议版本),在最初的时候,WebSocket 协议还在 Draft 阶段,各种奇奇怪怪的协议都有,而且还有很多期奇奇怪怪不同的东西,什么 Firefox 和 Chrome 用的不是一个版本之类的,当初 WebSocket 协议太多可是一个大难题。。不过现在还好,已经定下来啦~大家都使用同一个版本:服务员,我要的是…..→_→

然后服务器会返回下列东西,表示已经接受到请求, 成功建立 WebSocket 啦!

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

这里开始就是 HTTP 最后负责的区域了,告诉客户,我已经成功切换协议啦~

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

依然是固定的,告诉客户端即将升级的是 WebSocket 协议,而不是 mozillasocket,lurnarsocket 或者 shitsocket。

然后, Sec-WebSocket-Accept 这个则是经过服务器确认,并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key 。服务器:好啦好啦,知道啦,给你看我的 ID CARD 来证明行了吧。

后面的, Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。

至此,HTTP 已经完成它所有工作了,接下来就是完全按照 WebSocket 协议进行了。

4、WebSocket 的作用

凤凰棋牌在讲 WebSocket之前,我就顺带着讲下 ajax轮询 和 long poll 的原理。

4-1、ajax轮询

ajax轮询的原理非常简单,让浏览器隔个几秒就发送一次请求,询问服务器是否有新信息。

场景再现:

客户端:啦啦啦,有没有新信息(Request)
服务端:没有(Response)
客户端:啦啦啦,有没有新信息(Request)
服务端:没有。。(Response)
客户端:啦啦啦,有没有新信息(Request)
服务端:你好烦啊,没有啊。。(Response)
客户端:啦啦啦,有没有新消息(Request)
服务端:好啦好啦,有啦给你。(Response)
客户端:啦啦啦,有没有新消息(Request)
服务端:。。。。。没。。。。没。。。没有(Response) —- loop

4-2、long poll

long poll 其实原理跟 ajax轮询 差不多,都是采用轮询的方式,不过采取的是阻塞模型(一直打电话,没收到就不挂电话),也就是说,客户端发起请求后,如果没消息,就一直不返回 Response 给客户端。直到有消息才返回,返回完之后,客户端再次建立连接,周而复始。

场景再现:

客户端:啦啦啦,有没有新信息,没有的话就等有了才返回给我吧(Request)
服务端:额。。等待到有消息的时候。。来 给你(Response)
凤凰棋牌客户端:啦啦啦,有没有新信息,没有的话就等有了才返回给我吧(Request) -loop

从上面可以看出其实这两种方式,都是在不断地建立HTTP连接,然后等待服务端处理,可以体现HTTP协议的另外一个特点,被动性。

何为被动性呢,其实就是,服务端不能主动联系客户端,只能有客户端发起。

从上面很容易看出来,不管怎么样,上面这两种都是非常消耗资源的。

ajax轮询 需要服务器有很快的处理速度和资源。long poll 需要有很高的并发,也就是说同时接待客户的能力。

所以 ajax轮询 和 long poll 都有可能发生这种情况。

客户端:啦啦啦啦,有新信息么?
服务端:正忙,请稍后再试(503 Server Unavailable)
客户端:。。。。好吧,啦啦啦,有新信息么?
服务端:正忙,请稍后再试(503 Server Unavailable)

4-3、WebSocket

通过上面这两个例子,我们可以看出,这两种方式都不是最好的方式,需要很多资源。

一种需要更快的速度,一种需要更多的’电话’。这两种都会导致’电话’的需求越来越高。

哦对了,忘记说了 HTTP 还是一个无状态协议。通俗的说就是,服务器因为每天要接待太多客户了,是个健忘鬼,你一挂电话,他就把你的东西全忘光了,把你的东西全丢掉了。你第二次还得再告诉服务器一遍。

凤凰棋牌所以在这种情况下出现了 WebSocket 。他解决了 HTTP 的这几个难题。首先,被动性,当服务器完成协议升级后(HTTP->Websocket),服务端就可以主动推送信息给客户端啦。所以上面的情景可以做如下修改。

客户端:啦啦啦,我要建立Websocket协议,需要的服务:chat,Websocket协议版本:17(HTTP Request)
服务端:ok,确认,已升级为Websocket协议(HTTP Protocols Switched)
客户端:麻烦你有信息的时候推送给我噢。。
服务端:ok,有的时候会告诉你的。
服务端:balabalabalabala
服务端:balabalabalabala
服务端:哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈
凤凰棋牌服务端:笑死我了哈哈哈哈哈哈哈

这样,只需要经过一次 HTTP 请求,就可以做到源源不断的信息传送了。

5、实战代码

参考文档:

php socket 文档:
https://php.net/manual/zh/ref.sockets.php
js 的 WebSocket 文档:
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WebSocket

前端代码:

https://github.com/nnngu/WebSocketDemo-js

后端代码:

https://github。com/nnngu/WebSocketDemo-php

运行步骤:

  • 在终端打开 WebSocketDemo-php 目录,执行 php -q server.php
  • 用浏览器访问 WebSocketDemo-js 目录里面的 index。html

运行截图:

详解 WebSocket 原理,附完整的聊天室实战 Demo

未经允许不得转载:PHP100中文网 - 中国第一档PHP资源分享门户 » 详解 WebSocket 原理,附完整的聊天室实战 Demo

赞 (1) 打赏

评论 0

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

微信扫一扫打赏

众鑫棋牌 凤凰棋牌 凤凰棋牌游戏 众博棋牌 众鑫棋牌app 众博棋牌 凤凰棋牌手机版 众博棋牌 众博棋牌 众博棋牌