WebSocket的通信过程与实现方法详解

什么是 WebSocket ?

WebSocket 是一种标准协议,用于在客户端和服务端之间进行双向数据传输。但它跟 HTTP 没什么关系,它是基于 TCP 的一种独立实现。

以前客户端想知道服务端的处理进度,要不停地使用 Ajax 进行轮询,让浏览器隔个几秒就向服务器发一次请求,这对服务器压力较大。另外一种轮询就是采用 long poll 的方式,这就跟打电话差不多,没收到消息就一直不挂电话,也就是说,客户端发起连接后,如果没消息,就一直不返回 Response 给客户端,连接阶段一直是阻塞的。

而 WebSocket 解决了 HTTP 的这几个难题。当服务器完成协议升级后( HTTP -> WebSocket ),服务端可以主动推送信息给客户端,解决了轮询造成的同步延迟问题。由于 WebSocket 只需要一次 HTTP 握手,服务端就能一直与客户端保持通信,直到关闭连接,这样就解决了服务器需要反复解析 HTTP 协议,减少了资源的开销。

随着新标准的推进,WebSocket 已经比较成熟了,并且各个主流浏览器对 WebSocket 的支持情况比较好(不兼容低版本 IE,IE 10 以下),有空可以看看。

使用 WebSocket 的时候,前端使用是比较规范的,js 支持 ws 协议,感觉类似于一个轻度封装的 Socket 协议,只是以前需要自己维护 Socket 的连接,现在能够以比较标准的方法来进行。

下面我们就结合上图具体来聊一下 WebSocket 的通信过程。

建立连接

客户端请求报文 Header

客户端请求报文:

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

与传统 HTTP 报文不同的地方:

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

这两行表示发起的是 WebSocket 协议。

Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==
Sec-WebSocket-Version: 13

Sec-WebSocket-Key 是由浏览器随机生成的,提供基本的防护,防止恶意或者无意的连接。

Sec-WebSocket-Version 表示 WebSocket 的版本,最初 WebSocket 协议太多,不同厂商都有自己的协议版本,不过现在已经定下来了。如果服务端不支持该版本,需要返回一个 Sec-WebSocket-Versionheader,里面包含服务端支持的版本号。

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