十分钟学会 WebSocket

作者：程序猿小陈

WebSocket简介

WebSocket是一种在客户端和服务器之间实现双向通信的网络协议。它通过在单个TCP连接上提供全双工通信功能，使得服务器可以主动向客户端推送数据，而不需要客户端发起请求。

顺便吆喝一声，技术大厂内推，前后端测试捞人。

WebSocket与HTTP的区别

与传统的HTTP协议相比，WebSocket具有以下几个显著的区别：

• 双向通信：WebSocket支持客户端和服务器之间的实时双向通信，而HTTP协议是单向请求-响应模式。
• 低延迟：由于WebSocket使用长连接，避免了HTTP的连接建立和断开过程，可以降低通信延迟。
• 更少的数据传输：WebSocket头部信息相对较小，减少了数据传输的开销。
• 跨域支持：WebSocket可以轻松跨域，而HTTP需要通过CORS等机制来实现。

WebSocket的工作原理

WebSocket的握手过程和HTTP有所不同。客户端通过发送特定的HTTP请求进行握手，服务器收到请求后进行验证，如果验证通过，则会建立WebSocket连接。

建立连接后，客户端和服务器之间可以通过WebSocket发送和接收消息，可以使用文本、二进制数据等进行通信。

WebSocket的应用场景

WebSocket的实时双向通信特性使得它在许多应用场景中发挥重要作用，例如：

• 即时聊天：WebSocket可以实现实时的聊天功能，用户可以发送和接收消息，实现快速、低延迟的聊天体验。
• 实时数据更新：对于需要实时更新数据的应用，如股票行情、实时监控等，WebSocket可以将数据实时推送给客户端，确保数据的及时更新。
• 在线游戏：在线游戏需要实时的双向通信，WebSocket可以提供稳定的通信通道，支持实时交互和多人游戏。

WebSocket的使用

以下是使用JavaScript与WebSocket建立连接的示例代码：

var Socket = new WebSocket("url, [protocol]");

以上代码中的第一个参数url, 指定连接的 URL。第二个参数protocol是可选的，指定了可接受的子协议。

WebSocket 属性

以下是 WebSocket 对象的属性。

• 0-表示连接尚未建立。
• 1-表示连接已建立，可以进行通信。
• 2-表示连接正在进行关闭。
• 3-表示连接已经关闭或者连接不能打开。

WebSocket 事件

以下是 WebSocket 对象的相关事件。

• 下面是相关示例代码：

Socket.onopen = function() { 
    //连接建立时触发
    console.log("WebSocket连接已建立"); 
};

Socket.onmessage = function(event) {
    //客户端接收服务端数据时触发
    var message = event.data; 
    console.log("收到消息：" + message); 
};

Socket.onerror = function() {
    //通信发生错误时触发
    console.log("WebSocket连接发生了错误");
};

Socket.onclose = function() {
    //连接关闭时触发
    console.log("WebSocket连接已关闭");
};

WebSocket 方法

以下是 WebSocket 对象的相关方法。

//发送一条消息
Socket.send('你好')
//关闭WebSocket连接
Socket.close()

WebSocket 除了发送和接收文本消息外，还支持发送和接收二进制数据。对于发送二进制数据，可以使用 send() 方法传递一个 ArrayBuffer 或 Blob 对象，例如：

const buffer = new ArrayBuffer(4);
const view = new DataView(buffer);
view.setUint32(0, 1234);
socket.send(buffer);

在接收二进制数据时，可以通过 event.data 获取到 ArrayBuffer 对象，然后进行处理。

WebSocket的心跳机制

WebSocket的心跳机制是一种用于保持WebSocket连接的稳定性和活跃性的方法。心跳机制的目的是定期发送小的探测消息，以确保连接仍然有效，如果连接断开或出现问题，可以及时发现并采取措施。

下面是WebSocket心跳机制的详细步骤和相关代码示例：

定义心跳间隔：为了定期发送心跳消息，你需要定义一个心跳间隔，通常以毫秒为单位。在示例中，我们将心跳间隔设置为30秒。

 const heartbeatInterval = 30000; // 30秒

定义心跳消息：你需要定义用于发送心跳的消息内容。这通常是一个简单的字符串，如"heartbeat"，但可以根据应用的需求自定义。

const heartbeatMessage = 'heartbeat';

设置心跳定时器：一旦WebSocket连接打开，你可以使用setInterval函数设置一个定时器，以便每隔一段时间发送心跳消息。

let heartbeat;

socket.addEventListener('open', () => {
    console.log('WebSocket连接已打开');

    heartbeat = setInterval(() => {
        socket.send(heartbeatMessage);
    }, heartbeatInterval);
});

处理心跳消息：当你接收到来自服务器的消息时，你需要检查它是否是心跳消息。这可以通过比较接收到的消息内容和心跳消息的内容来实现。

socket.addEventListener('message', (event) => {
    const message = event.data;

    if (message === heartbeatMessage) {
        console.log('接收到心跳消息');
        // 在这里可以执行一些处理心跳消息的操作
    } else {
        console.log('接收到其他消息：', message);
        // 处理其他类型的消息
    }
});

清除心跳定时器：当WebSocket连接关闭时，你应该清除之前设置的心跳定时器，以防止继续发送心跳消息。

socket.addEventListener('close', () => {
    console.log('WebSocket连接已关闭');

    clearInterval(heartbeat);
});

通过这些步骤，你可以实现WebSocket的心跳机制，确保连接的持续稳定，以适应长时间的通信需求。如果连接断开或出现问题，你可以根据需要添加进一步的错误处理机制。

WebSocket 的安全性和跨域问题如何处理？

WebSocket 支持通过 wss:// 前缀建立加密的安全连接，使用 TLS/SSL 加密通信，确保数据的安全性。在使用加密连接时，服务器需要配置相应的证书。

对于跨域问题，WebSocket 遵循同源策略，只能与同源的服务器建立连接。如果需要与不同域的服务器通信，可以使用 CORS（跨域资源共享）来进行跨域访问控制。

有哪些好用的客户端WebSocket第三方库

1. Socket.io-client：Socket.io 是一个流行的实时通信库，它提供了客户端 JavaScript 库，可用于在浏览器中与 Socket.io 服务器建立 WebSocket 连接。它支持自动重连、事件处理等功能，用于构建实时应用非常方便。
2. ReconnectingWebSocket：ReconnectingWebSocket 是一个带有自动重连功能的 WebSocket 客户端库，可以很好地处理网络连接断开和重新连接的情况，适合用于浏览器端的 WebSocket 开发。
3. SockJS-client：SockJS 提供了一个浏览器端的 JavaScript 客户端库，用于与 SockJS 服务器建立连接。它可以在不支持 WebSocket 的浏览器上自动降级到其他传输方式，具有良好的兼容性。
4. RxJS WebSocketSubject：RxJS 是一个流式编程库，它提供了 WebSocketSubject 类，可以将 WebSocket 转换为可观察对象，方便进行响应式编程。
5. autobahn.js：autobahn.js 是一个用于实现 WebSocket 和 WAMP（Web Application Messaging Protocol）的客户端库，在浏览器中可以方便地使用它来与 WAMP 路由进行通信。

这些库都提供了良好的接口封装和功能特性，可以根据项目需求选择适合的库来进行浏览器端的 WebSocket 开发。

总结

WebSocket 协议是一种基于 TCP 的应用层协议，它提供了在客户端和服务器之间进行双向通信的能力。相比传统的 HTTP 协议，它具有更低的延迟和更高的实时性。

WebSocket 协议通过建立一条持久化的连接来实现双向通信，从而避免了 HTTP 协议中频繁建立和断开连接的过程，减少了网络开销和服务器的负担。客户端可以发送消息给服务器，服务器也可以发送消息给客户端，实现了真正的双向通信。

在使用 WebSocket 协议时，客户端和服务器会进行一次握手过程，以建立起 WebSocket 连接。握手过程中，客户端会发送一个 HTTP 请求，请求头中包含 Upgrade 和 Connection 字段，告诉服务器它希望升级到 WebSocket 连接。服务器收到请求后会返回一个 HTTP 响应，响应头中包含 Upgrade 和 Connection 字段，以及一个 Sec-WebSocket-Accept 字段，用于验证请求的合法性。握手成功后，客户端和服务器就可以开始使用 WebSocket 协议进行通信了。

WebSocket 协议支持二进制数据和文本数据的传输，开发者可以根据实际需求进行选择。同时，WebSocket 还提供了心跳机制、自动重连等功能，可以提高连接的稳定性和可靠性。

总之，WebSocket 协议在实时通信、游戏、在线聊天等场景中得到了广泛应用，它为 Web 应用提供了更加高效、可靠的双向通信方式。