隨著科技發(fā)展，人們需求越來越多，生活的方方面面都離不開一些實時信息。比如：疫情期間在家協(xié)同辦公、疫情監(jiān)控目標(biāo)人的實時運動軌跡、社交中的實時消息、多玩家互動游戲、每秒瞬息萬變的股市基金報價、體育實況播放、音視頻聊天、視頻會議、在線教育等等，都可以借用WebSocket TCP鏈接可以讓數(shù)據(jù)飛起來。下面就聊一下WebSocket協(xié)議。

WebSocket 是HTML5開始提供的一種瀏覽器與服務(wù)器間進(jìn)行全雙工通訊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),一種基于 TCP 連接上進(jìn)行全雙工通信的協(xié)議，相對于 HTTP 這種非持久的協(xié)議來說，WebSocket 是一個持久化網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議。依靠這種技術(shù)可以實現(xiàn)客戶端和服務(wù)器端的長連接，雙向?qū)崟r通信。

它不僅可以實現(xiàn)客戶端請求服務(wù)器，同時可以允許服務(wù)端主動向客戶端推送數(shù)據(jù)。是真正的雙向平等對話，屬于服務(wù)器推送技術(shù)的一種。在 WebSocket API 中，客戶端和服務(wù)器只需要完成一次握手，兩者之間就直接可以創(chuàng)建持久性的連接，并進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。

「其他特點包括：」

• 建立在 TCP 協(xié)議之上，服務(wù)器端的實現(xiàn)比較容易。
• 與 HTTP 協(xié)議有著良好的兼容性。默認(rèn)端口也是80和443，并且握手階段采用 HTTP 協(xié)議，因此握手時不容易屏蔽，能通過各種 HTTP 代理服務(wù)器。
• 數(shù)據(jù)格式比較輕量，性能開銷小，通信高效。
• 可以發(fā)送文本，也可以發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
• 沒有同源限制，客戶端可以與任意服務(wù)器通信。
• 協(xié)議標(biāo)識符是ws(如果加密，則為wss)，服務(wù)器網(wǎng)址就是 URL。
• 協(xié)議標(biāo)識符是ws(如果加密，則為wss)，服務(wù)器網(wǎng)址就是 URL。

ws://xxx.ayunw.cn:80/some/path
wss://xxx.ayunw.cn:443/some/path

另外客戶端不只是瀏覽器，只要實現(xiàn)了ws或者wss協(xié)議的客戶端socket都可以和服務(wù)器進(jìn)行通信。

先說一下為什么需要 WebSocket 協(xié)議?

在 Web 應(yīng)用架構(gòu)中，連接由 HTTP/1.0 和 HTTP/1.1 處理。HTTP 是客戶端/服務(wù)器模式中 請求一響應(yīng) 所用的協(xié)議，在這種模式中，客戶端(一般是瀏覽器)向服務(wù)器提交 HTTP 請求，服務(wù)器響應(yīng)請求的資源(例如 HTML 頁面)。

HTTP 是無狀態(tài)的，也就是說，它將每個請求當(dāng)成唯一和獨立的。無狀態(tài)協(xié)議具有一些優(yōu)勢，例如，服務(wù)器不需要保存有關(guān)會話的信息，從而不需要存儲數(shù)據(jù)。但是，這也意味著在每次 HTTP 請求和響應(yīng)中都會發(fā)送關(guān)于請求的冗余信息，比如使用 Cookie 進(jìn)行用戶狀態(tài)的驗證。

隨著客戶端和服務(wù)器之間交互的增加，HTTP 協(xié)議在客戶端和服務(wù)器之間通信所需要的信息量快速增加。

從根本上講，HTTP 還是 半雙工 的協(xié)議，也就是說，在同一時刻信息的流向只能單向的：客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求(單向)，然后服務(wù)器響應(yīng)請求(單向)。半雙工方式的通信效率是非常低的。

同時 HTTP 協(xié)議有一個缺陷：通信只能由客戶端發(fā)起。

這種單向請求的特點，注定了如果服務(wù)器有狀態(tài)變化，是無法主動通知客戶端的。

為了能夠及時的獲取服務(wù)器的變化，我們嘗試過各種各樣的方式：

• 輪詢(polling)：每隔一段時間，就發(fā)出一個請求，了解服務(wù)器有沒有新的信息。不精準(zhǔn)，有延時，大量無效數(shù)據(jù)交換。
• 長輪詢( long polling)：客戶端向服務(wù)器請求信息，并在設(shè)定的時間段內(nèi)保持連接。直到服務(wù)器有新消息響應(yīng)，或者連接超時，這種技術(shù)常常稱作“掛起GET”或“擱置POST”。占用服務(wù)器資源，相對輪詢并沒有優(yōu)勢，沒有標(biāo)準(zhǔn)化。
• 流化技術(shù)：在流化技術(shù)中，客戶端發(fā)送一個請求，服務(wù)器發(fā)送并維護(hù)一個持續(xù)更新和保持打開(可以是無限或者規(guī)定的時間段)的開放響應(yīng)。每當(dāng)服務(wù)器有需要交付給客戶端的信息時，它就更新響應(yīng)。服務(wù)器從不發(fā)出完成 HTTP 響應(yīng)。代理和防火墻可能緩存響應(yīng)，導(dǎo)致信息交付的延遲增加。

上述方法提供了近乎實時的通信，但是它們也涉及 HTTP 請求和響應(yīng)首標(biāo)，包含了許多附加和不必要的首標(biāo)數(shù)據(jù)與延遲。此外，在每一種情況下，客戶端都必須等待請求返回，才能發(fā)出后續(xù)的請求，而這顯著地增加了延退。同時也極大地增加了服務(wù)器的壓力。

什么是websocket協(xié)議?

Websocket其實是一個新協(xié)議，借用了HTTP的協(xié)議來完成一部分握手，只是為了兼容現(xiàn)有瀏覽器的握手規(guī)范而已。Websocket 是一種自然的全雙工、雙向、單套接字連接，解決了 HTTP 協(xié)議中不適合于實時通信的問題。

「一個典型的Websocket握手如下：」

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

其中Websocket的核心如下，它告訴Apache、Nginx等服務(wù)器：注意，我發(fā)起的是Websocket協(xié)議，快點幫我找到對應(yīng)的助理處理而不是那個老土的HTTP。

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

「服務(wù)器返回如下：」

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

至此，HTTP已經(jīng)完成它所有工作了，接下來就是完全按照Websocket協(xié)議進(jìn)行了。