看完让你彻底理解 WebSocket 原理
1、前言
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:
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
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~
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13岁的噢→_→
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
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)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。
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。
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webSocket面试题
一、为什么你们项目组中使用WebSocket技术
当我们在处理页面数据自动更新的时候,在使用js不断的请求服务器,查看是否有新数据,如果有就获取到新数据,进行对页面信息的跟新,但是当页面长时间没有更新数据时,这样就会存在资源浪费的情况,所以才会使用WebSocket来解决。
二、UDP和TCP协议的概念
TCP是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道,然后再进行数据发送;而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。一般来说,TCP对应的是可靠性要求高的应用,而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。
三、什么是WebSocket?
WebSocket是HTML5一种新的协议,WebSocket是真正实现了全双工通信的服务器向客户端推的互联网技术,是一种在单个TCP连接上进行全双工通讯协议。
四、全双工通讯协议的概念?
全双工是通讯传输的一个术语。通信允许数据在两个方向上同时传输,他在能力上相当于两个单工通信方式的结合。全双工指可以同时进行信号的双向传输。
全双工是:例如我们使用的手机就是全双工,在同一时刻两个用户可以同时给对方传送数据
半双工:例如我们使用的对讲机,当A方按住通话按钮才可以向B方传送数据,B方也是,在同一时刻只有一个用户能够传送数据(A/用户都可以传递信息,但是不能够同时传递)
单工:例如我们看电视时,我们只能接收对方发送的信息,不能够给对方传递信息;
五、WebSocket和Socket的区别是什么?
Socket是应用层与TCP/IP协议通信的中间软件抽象层,它是一组接口。而WebSocket则不同,它是一个完整的应用层协议,包含一套标准的API。
六、Http与WebSocket的区别?
http协议是短链接,因为请求之后,都会关闭连接,下次重新请求数据,需要再次打开连接。WebSocket协议是一种长连接,只需要通过一次请求来初始化链接,然后所有的请求和响应都是通过这个TCP链接进行通信。
七、WebSocket中的常用注解有哪些?
@ServerEndpoint 类似与servlet中的 RequestMapping
@OnOpen类似与servlet中的 init()初始化
@OnClose类似与servlet中的destroy() 销毁
@OnMessage类似于servlet中的service请求 (意思就是发送数据的方式 @doPost() / @doGet() 组合)*
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2022/11/19 21:17:13 - 准备配置windows 请勿关闭计算机 蓝屏,Win7开机总是出现提示“配置Windows请勿关机”...
Win7系统开机启动时总是出现“配置Windows请勿关机”的提示,没过几秒后电脑自动重启,每次开机都这样无法进入系统,此时碰到这种现象的用户就可以使用以下5种方法解决问题。方法一:开机按下F8,在出现的Windows高级启动选…...
2022/11/19 21:17:12 - 准备windows请勿关闭计算机要多久,windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机怎么办...
有不少windows10系统用户反映说碰到这样一个情况,就是电脑提示正在准备windows请勿关闭计算机,碰到这样的问题该怎么解决呢,现在小编就给大家分享一下windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机的具体第一种方法:1、2、依次…...
2022/11/19 21:17:11 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”的解决方法...
今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后,每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面,提示请勿关闭计算机”,每次停留好几分钟才能正常关机,导致什么情况引起的呢?出现配置Windows Update…...
2022/11/19 21:17:10 - 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...
只能是等着,别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚,只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一:管理员运行cmd:net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...
2022/11/19 21:17:09 - 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?
原标题:电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢?一般的方…...
2022/11/19 21:17:08 - 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...
关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57