WebSocket 协议的使用方法

　　随着互联网的发展，传统的HTTP协议已经很难满足web应用日益复杂的需求了。近年来，随着HTML5的诞生，WebSocket协议被提出，它实现了浏览器与服务器的全双工通信，扩展了浏览器与服务端的通信功能，使服务端也能主动向客户端发送数据。

　　我们知道，传统的HTTP协议是无状态的，每次请求（request）都要由客户端（如浏览器）主动发起，服务端进行处理后返回response结果，而服务端很难主动向客户端发送数据；这种客户端是主动方，服务端是被动方的传统Web模式对于信息变化不频繁的Web应用来说造成的麻烦较小，而对于涉及实时信息的Web应用却带来了很大的不便，如带有即时通信、实时数据、订阅推送等功能的应用。在WebSocket规范提出之前，开发人员若要实现这些实时性较强的功能，经常会使用折衷的解决方法：轮询（polling）和Comet技术。其实后者本质上也是一种轮询，只不过有所改进。

　　轮询是最原始的实现实时Web应用的解决方案。轮询技术要求客户端以设定的时间间隔周期性地向服务端发送请求，频繁地查询是否有新的数据改动。明显地，这种方法会导致过多不必要的请求，浪费流量和服务器资源。

　　Comet技术又可以分为长轮询和流技术。长轮询改进了上述的轮询技术，减小了无用的请求。它会为某些数据设定过期时间，当数据过期后才会向服务端发送请求；这种机制适合数据的改动不是特别频繁的情况。流技术通常是指客户端使用一个隐藏的窗口与服务端建立一个HTTP长连接，服务端会不断更新连接状态以保持HTTP长连接存活；这样的话，服务端就可以通过这条长连接主动将数据发送给客户端；流技术在大并发环境下，可能会考验到服务端的性能。

　　这两种技术都是基于请求-应答模式，都不算是真正意义上的实时技术；它们的每一次请求、应答，都浪费了一定流量在相同的头部信息上，并且开发复杂度也较大。

　　伴随着HTML5推出的WebSocket，真正实现了Web的实时通信，使B/S模式具备了C/S模式的实时通信能力。WebSocket的工作流程是这样的：浏览器通过Javascript向服务端发出建立WebSocket连接的请求，在WebSocket连接建立成功后，客户端和服务端就可以通过TCP连接传输数据。因为WebSocket连接本质上是TCP连接，不需要每次传输都带上重复的头部数据，所以它的数据传输量比轮询和Comet技术小了很多。

　　一、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。

　　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。

　　二、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。

　　其他特点包括：

　　（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。

　　三、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。

　　四、客户端的API

　　WebSocket客户端的API如下。

　　4.1WebSocket构造函数

　　WebSocket对象作为一个构造函数，用于新建WebSocket实例。

　　执行上面语句之后，客户端就会与服务器进行连接。

　　4.2webSocket.readyState

　　readyState属性返回实例对象的当前状态，共有四种。

　　①CONNECTING：值为0，表示正在连接。

　　②OPEN：值为1，表示连接成功，可以通信了。

　　③CLOSING：值为2，表示连接正在关闭。

　　④CLOSED：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：

　　4.3webSocket.onopen

　　实例对象的onopen属性，用于指定连接成功后的回调函数。

　　如果要指定多个回调函数，可以使用addEventListener`方法。

　　4.4webSocket.onclose

　　实例对象的onclose属性，用于指定连接关闭后的回调函数。

　　4.5webSocket.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。

　　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）。

　　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。

　　4.6webSocket.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。

　　发送Blob对象的例子。

　　发送ArrayBuffer对象的例子。

　　4.7webSocket.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。

　　4.8webSocket.onerror

　　实例对象的onerror属性，用于指定报错时的回调函数。

　　五、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。

　   ①µWebSockets

　　②Socket.IO

　　③WebSocket-Node

　　六、WebSocketd

　　下面，我要推荐一款非常特别的WebSocket服务器：Websocketd。

　　它的最大特点，就是后台脚本不限语言，标准输入（stdin）就是WebSocket的输入，标准输出（stdout）就是WebSocket的输出。

　　举例来说，下面是一个Bash脚本counter.sh。

　　命令行下运行这个脚本，会输出1、2、3，每个值之间间隔1秒。

　　现在，启动websocketd，指定这个脚本作为服务。

　　上面的命令会启动一个WebSocket服务器，端口是8080。每当客户端连接这个服务器，就会执行counter.sh脚本，并将它的输出推送给客户端。

　　上面是客户端的JavaScript代码，运行之后会在控制台依次输出1、2、3。

　　有了它，就可以很方便地将命令行的输出，发给浏览器。

　　上面的命令会执行ls命令，从而将当前目录的内容，发给浏览器。使用这种方式实时监控服务器，简直是轻而易举（代码）。

　　①Bash脚本读取客户端输入的例子

　　②五行代码实现一个最简单的聊天服务器

　　websocketd的实质，就是命令行的WebSocket代理。只要命令行可以执行的程序，都可以通过它与浏览器进行WebSocket通信。下面是一个Node实现的回声服务greeter.js。

　　启动这个脚本的命令如下：

　　小编结语：

　　更多内容尽在课课家教育！