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新手快速入门:WebSocket简明教程

1、概述


WebSocket是html5规范中的一个部分,它借鉴了socket这种思想,为web应用程序客户端和服务端之间(注意是客户端服务端)提供了一种全双工通信机制。同时,它又是一种新的应用层协议,WebSocket协议是为了提供web应用程序和服务端全双工通信而专门制定的一种应用层协议,通常它表示为:ws://echo.websocket.org/?encoding=text HTTP/1.1。通俗的讲,WebSocket 是一种新的网络通信协议,现在浏览器端很多高级功能都需要用到它。

本文将以通俗易懂的方式介绍 WebSocket 协议的使用方法,适合初学者快速入门之用。

2、为什么需要 WebSocket?


初次接触 WebSocket 的人,都会问同样的问题:我们已经有了 HTTP 协议,为什么还需要另一个协议?它能带来什么好处?

答案很简单,因为 HTTP 协议有一个缺陷:通信只能由客户端发起。

举例来说,我们想了解今天的天气,只能是客户端向服务器发出请求,服务器返回查询结果。HTTP 协议做不到服务器主动向客户端推送信息。

1.jpg

这种单向请求的特点,注定了如果服务器有连续的状态变化,客户端要获知就非常麻烦。我们只能使用"轮询":每隔一段时候,就发出一个询问,了解服务器有没有新的信息。最典型的场景就是聊天室。轮询的效率低,非常浪费资源(因为必须不停连接,或者 HTTP 连接始终打开)。因此,工程师们一直在思考,有没有更好的方法。WebSocket 就是这样发明的。

3、WebSocket简介


WebSocket 协议在2008年诞生,2011年成为国际标准。所有浏览器都已经支持了。它的最大特点就是,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,属于服务器推送技术的一种。

2.png

WebSocket的其他特点还包括:

  • 1)建立在 TCP 协议之上,服务器端的实现比较容易;
  • 2)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;
  • 3)数据格式比较轻量,性能开销小,通信高效;
  • 4)可以发送文本,也可以发送二进制数据;
  • 5)没有同源限制,客户端可以与任意服务器通信;
  • 6)协议标识符是ws(如果加密,则为wss),服务器网址就是 URL,形如:ws://example.com:80/some/path。

HTTP、HTTPS、WS、WSS协议的关系:
3.jpg

4、WebSocket客户端的简单示例


WebSocket 的用法相当简单。下面是一个网页脚本的例子(点击这里看运行结果),基本上一眼就能明白。
var ws = new WebSocket("wss://echo.websocket.org");

ws.onopen = function(evt) { 
  console.log("Connection open ..."); 
  ws.send("Hello WebSockets!");
};

ws.onmessage = function(evt) {
  console.log( "Received Message: " + evt.data);
  ws.close();
};

ws.onclose = function(evt) {
  console.log("Connection closed.");
};  
   

5、WebSocket客户端的 API


WebSocket 客户端的 API 如下。

1WebSocket 构造函数


WebSocket 对象作为一个构造函数,用于新建 WebSocket 实例:
var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');
执行上面语句之后,客户端就会与服务器进行连接。

实例对象的所有属性和方法清单,参见这里

2webSocket.readyState


readyState属性返回实例对象的当前状态,共有四种:
CONNECTING:值为0,表示正在连接。
OPEN:值为1,表示连接成功,可以通信了。
CLOSING:值为2,表示连接正在关闭。
CLOSED:值为3,表示连接已经关闭,或者打开连接失败。

下面是一个示例:
switch (ws.readyState) {
  case WebSocket.CONNECTING:
    // do something
    break;
  case WebSocket.OPEN:
    // do something
    break;
  case WebSocket.CLOSING:
    // do something
    break;
  case WebSocket.CLOSED:
    // do something
    break;
  default:
    // this never happens
    break;
}

3webSocket.onopen


实例对象的onopen属性,用于指定连接成功后的回调函数:
ws.onopen = function () {
  ws.send('Hello Server!');
}

如果要指定多个回调函数,可以使用addEventListener方法:
ws.addEventListener('open', function (event) {
  ws.send('Hello Server!');
});

4webSocket.onclose


实例对象的onclose属性,用于指定连接关闭后的回调函数:
ws.onclose = function(event) {
  var code = event.code;
  var reason = event.reason;
  var wasClean = event.wasClean;
  // handle close event
};

ws.addEventListener("close", function(event) {
  var code = event.code;
  var reason = event.reason;
  var wasClean = event.wasClean;
  // handle close event
});

5webSocket.onmessage


实例对象的onmessage属性,用于指定收到服务器数据后的回调函数:
ws.onmessage = function(event) {
  var data = event.data;
  // 处理数据
};

ws.addEventListener("message", function(event) {
  var data = event.data;
  // 处理数据
});

注意,服务器数据可能是文本,也可能是二进制数据(blob对象或Arraybuffer对象):
ws.onmessage = function(event){
  if(typeof event.data === String) {
    console.log("Received data string");
  }

  if(event.data instanceof ArrayBuffer){
    var buffer = event.data;
    console.log("Received arraybuffer");
  }
}

除了动态判断收到的数据类型,也可以使用binaryType属性,显式指定收到的二进制数据类型:
// 收到的是 blob 数据
ws.binaryType = "blob";
ws.onmessage = function(e) {
  console.log(e.data.size);
};

// 收到的是 ArrayBuffer 数据
ws.binaryType = "arraybuffer";
ws.onmessage = function(e) {
  console.log(e.data.byteLength);
};

6webSocket.send()


实例对象的send()方法用于向服务器发送数据。

发送文本的例子:
ws.send('your message');

发送 Blob 对象的例子:
var file = document
  .querySelector('input[type="file"]')
  .files[0];
ws.send(file);

发送 ArrayBuffer 对象的例子:
// Sending canvas ImageData as ArrayBuffer
var img = canvas_context.getImageData(0, 0, 400, 320);
var binary = new Uint8Array(img.data.length);
for (var ii = 0; ii < img.data.length; ii++) {
  binary[ii] = img.data[ii];
}
ws.send(binary.buffer);

7webSocket.bufferedAmount


实例对象的bufferedAmount属性,表示还有多少字节的二进制数据没有发送出去。它可以用来判断发送是否结束。
var data = new ArrayBuffer(10000000);
socket.send(data);

if (socket.bufferedAmount === 0) {
  // 发送完毕
} else {
  // 发送还没结束
}

8webSocket.onerror


实例对象的onerror属性,用于指定报错时的回调函数:
socket.onerror = function(event) {
  // handle error event
};

socket.addEventListener("error", function(event) {
  // handle error event
});

6、WebSocket服务端的实现


WebSocket 服务器的实现,可以查看维基百科的列表

常用的 Node 实现有以下三种:


具体的用法请查看它们的文档,这里不详细介绍了。

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WebSocket详解(一):初步认识WebSocket技术
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WebSocket详解(四):刨根问底HTTP与WebSocket的关系(上篇)
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(原文链接:http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/05/websocket.html,有删节和改动)

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评论 2
不错,确实通俗易懂
签名: 周末了,可以浪了
谢谢
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