websocket 初识

websocket 初识

前言

其实很早就知道了 websocket 这个概念了，像现在大火的直播等使用的就是 websocket。之前找爬虫工作，对面问我爬过 websocket 网站没，很汗颜，那时候还只是听说过。现在想了解一下，基于 JavaScript 语言。

Websocket 是什么

websocket 是一种网络通信协议，运行在 TCP 协议之上。

对于传统的 HTTP 协议来说，通信只能由客户端发起，然后服务端响应。HTTP 协议做不到服务器制动向客户端推送信息。HTTP 协议的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。只能使用‘’轮询‘’：（非阻塞通信），每隔一段时候，就发出一个询问，了解服务器有没有新的消息。轮询的效率低，非常浪费资源。

websocket 协议在2008年诞生，它的最大特点就是服务器可以主动向客户端推送消息，客户端也可以主动向服务器发送消息，是真正的双向平等对话，属于服务器推送技术的一种。websocket 允许服务器端与客户端进行全双工通信。其特点如下：

• 建立在 TCP 协议之上，服务端的实现比较容易；
• 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；
• 数据个数比较轻量，性能开销小，通信高效；
• 可以发送文本，也可以发送二进制数据；
• 没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信，完全可以取代 AJAX；
• 协议标识符是 ws（加密就是 wss），服务器网址为 URL。

ws://example.com:80/some/path

websocket 握手

浏览器发出的 websocket 握手请求类似于下面：

GET / HTTP/1.1
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Host: example.com
Origin: null
Sec-WebSocket-Key: ...
Sec-WebSocket-Version: 13

这是数据头，HTTP1.1协议规定，Upgrade 字段表示将通信协议从 HTTP/1.1转向该字段指定的协议。Connection 字段表示浏览器通知服务器，如果可以的话就升级到 WebScoket 协议。Origin 字段用于提供请求发出的域名，供服务器验证是否许可的范围内（服务器可以不验证）。Sec-Websocket-Key 则是用于握手协议的密钥，是 Base64编码的16字节随机字符串（可以反解）。

服务器的 WebSocket 回应如下：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Accept: ...
Sec-WebSocket-Origin: null
Sec-WebSocket-Location: ws://exammple.com/

服务器同样用 Connection 字段通知浏览器，可以改变协议为 Websocket，Sec-WebSocket-Accept 字段是服务器在浏览器提供的 Sec-Webscoket-Key 字符串后面，添加 RFC6465（不了解）标准规定的‘’258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11‘’字符串，然后再取 SHA-1的哈希值。浏览器将对这个值进行验证，以证明确实是目标服务器回应了 Websocket 请求。Sec-WebSocket-Location 字段表示进行通信的 Websocket 网址。

完成握手以后，WebSocket 协议就在 TCP 协议之上，开始传送数据。

客户端的示例

var ws = new WebSocket('wss://echo.websocket.org'); // 网址不可达

ws.open = function(ev) {
    console.log('Connection open...');
    ws.send('Hello WebSocket!');
};

ws.onmessage = function(ev) {
    console.log('Recevied Message: ' + ev.data);
};

ws.onclose = function(ev) {
    console.log('Connection closed.');
}

客户端 API

浏览器对 WebSocket 协议的处理，无非是三件事：

• 建立连接和断开连接；
• 发送数据和接收数据；
• 处理错误。

构造函数 WebSocket

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');

执行上面语句后，客户端就会与服务器进行连接。

WebSocket.readyState

跟 HTTP 协议一样，WebSocket 也有自己的状态码：

• CONNECTING：值为0，表示正在连接；
• OPEN：值为1，表示连接成功，可以进行通信；
• 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。

实例：

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 happend
        break;
}

webSocket.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 MUSIBII');
}

如果要指定多个回调函数，可以使用 addEventListener 方法。

ws.addEventListener('open', function () {
    ws.send('Hello MUSIBII');
})

webSocket.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 (ev) {
    var code = ev.code;
    var reason = ev.reason;
    var wasClean = ev.wasClean;
    // handle close event
};

ws.addEnentListener('close', function (ev) {
    var code = ev.clde;
    var reason = ev.reason;
    var wasClean = ev.wasClean;
    // handle close event
})

webSocket.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 (ev) {
    var data = ev.data;
    // handle data
};

ws.addEvendListener('message', function (ev) {
    var date = ev.data;
    // handle data
})

注意：服务器的数据可能是文本，也可能是二进制数据（blob 对象或 Arraybuffer 对象）。

ws.onmessage = function (ev) {
    if(typeof ev.data === String) {
        console.log('Received data string');
    }
    
    if(ev.data instanceof ArrayBuffer) {
        var buffer = ev.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 (ev) {
    console.log(ev.data.size);
};

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

webSocket.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。

// Senging canvas ImageData as ArrayBuffer
var img = canvas_context.getImageData(0, 0, 400, 320);
var binary = new Uint8Array(img.data.length);
for (var i = 0; i < img.data.length; i++) {
    binary[i] = img.data[i];
};

ws.seng(binary.buffer);

webSocket.bufferedAmout

实例对象的 bufferedAmout 属性，表示还有多少字节的二级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(100000);
socket.send(data);

if (socket.bufferedAmount === 0) {
    // 发送完毕
} else {
    // 发送没有结束
}

webSocket.onerror

实例对象的 onerror 属性，用于指定报错时的回调函数。

socket.onerror = function (ev) {
    // handle error event
};

socket.addEventListener('error', function (ev) {
    // handle error enent
});