WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议，它的出现使客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单。WebSocket 通常被应用在实时性要求较高的场景，例如赛事数据、股票证券、网页聊天和在线绘图等。
WebSocekt 与 HTTP 协议完全不同，但同样被广泛应用。无论是后端开发者、前端开发者、爬虫工程师或者信息安全工作者，都应该掌握 WebSocekt 协议的知识。
在本篇文章中，你将收获如下知识：
读懂 WebSocket 协议规范文档 RFC6455
WebSocket 与 HTTP 的关系
数据帧格式及字段含义
客户端与服务端交互流程
客户端与服务端如何保持连接
何时断开连接
本篇文章适用于互联网领域的开发者和产品经理
开始WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议。WebSocket 通信协议于 2011 年被 IETF 定为标准 RFC6455，并由 RFC7936 补充规范。看到这里，很多读者会有疑问：什么是 RFC？
RFC 是一系列以编号排定的文件，它由一系列草案和标准组成。几乎所有互联网通信协议均记录在 RFC 中，例如 HTTP 协议标准、本篇介绍的 WebSocket 协议标准、Base64 编码规范等。除此之外，RFC 还加入了许多论题。在本篇 Chat 中，我们对 WebSocekt 的学习和讨论将基于 RFC6455。
WebSocket 协议的来源
在 WebSocket 协议出现以前，网站通常使用轮询来实现类似“数据实时更新”这样的效果。要注意的是，这里的“数据实时更新”是带有引号的，这表示并不是真正意义上的数据实时更新。轮询指的是在特定的时间间隔内，由客户端主动向服务端发起 HTTP 请求，以确认是否有新数据的行为。下图描述了轮询的过程：
首先，客户端会向服务端发出一个 HTTP 请求，这个请求的意图就是向服务器询问“大哥，有新数据吗？”。服务器在接收到请求后，根据实际情况（有数据或无数据）做出响应：
有数据，我发给你；
无数据，你待会再问；
这种一问一答的方式有着明显的缺点，即浏览器需要不断的向服务器发出请求。由于 HTTP 请求包含较长的头部信息（例如 User-Agent、Referer 和 Host 等），其中真正有效的数据可能只是很小的一部分，所以这样会浪费很多的带宽资源。
比轮询更好的“数据实时更新”手段是 Comet。这种技术可以实现双向通信，但依然需要反复发出请求。而且在 Comet 中，采用的是 HTTP 长连接，这同样会消耗服务器资源。在这种情况下，HTML5 定义了更节省资源，且能够让双端稳定实时通信的 WebSocket 协议。在 WebSocket 协议下，客户端和服务端只需要完成一次握手，就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。下图描述了 WebSocket 协议中，双端通信的过程：
WebSocket 的优点
相对于 HTTP 协议来说，WebSocket 具有开销少、实时性高、支持二进制消息传输、支持扩展和更好的压缩等优点。这些优点如下所述：
较少的开销
WebSocket 只需要一次握手，在每次传输数据时只传输数据帧即可。而 HTTP 协议下，每次请求都需要携带完整的请求头信息，例如 User-Agent、Referer 和 Host 等。所以 WebSocket 的开销相对于 HTTP 来说会少很多。
更强的实时性
由于协议是全双工的，所以服务器可以随时主动给客户端下发数据。相对于一问一答的 HTTP 来说，WebSocket 协议下的数据传输的延迟明显更少。
支持二进制消息传输
WebSocket 定义了二进制帧，可以更轻松地处理二进制内容。
支持扩展
开发者可以扩展协议，或者实现部分自定义的子协议。
更好的压缩
Websocket 在适当的扩展支持下，可以沿用之前内容的上下文。这样在传递类似结构的数据时，可以显著地提高压缩率。
WebSocket 协议规范
WebSocket 是一个通信协议，该协议的规范与标准均记录在 RFC6455 中。协议共有 14 个部分，但与协议规范相关的只有 11 个部分：
介绍
术语和其他约定
WebSocket URI
握手规范
数据帧
发送和接收数据
关闭连接
错误处理
扩展
通信安全
注意事项
而与本篇 Chat 相关的为 4、5、6、7 部分的内容，这些也是 WebSocket 中较为重要的内容。接下来，我们就来学习这些知识。
双端交互流程
客户端与服务端连接成功之前，使用的通信协议是 HTTP。连接成功后，使用的才是 WebSocket 协议。下图描述了双端交互的流程：