websocket

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背景

最近在梳理项目中推课部分的原理,发现涉及到了websocket。那就把知识再完备一下吧。

步骤

为什么需要 WebSocket?

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?

因为 HTTP 协议有一个缺陷:通信只能由客户端发起,不具备服务器推送能力。

举例来说,我们想了解查询今天的实时数据,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)。

在 WebSocket 协议出现以前,创建一个和服务端进双通道通信的 web 应用,需要依赖HTTP协议,进行不停的轮询,这会导致一些问题:

服务端被迫维持来自每个客户端的大量不同的连接

大量的轮询请求会造成高开销,比如会带上多余的header,造成了无用的数据传输。

http 协议本身是没有持久通信能力的,但是我们在实际的应用中,是很需要这种能力的,所以,为了解决这些问题,WebSocket 协议由此而生,于2011年被IETF定为标准RFC6455,并被RFC7936所补充规范。

并且在 HTML5 标准中增加了有关 WebSocket 协议的相关 api ,所以只要实现了 HTML5 标准的客户端,就可以与支持 WebSocket 协议的服务器进行全双工的持久通信了。

什么是 WebSocket

WebSocket 是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单,允许服务端主动向客户端推送数据。

在 WebSocket API 中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者之间就直接可以创建持久性的连接, 并进行双向数据传输。(维基百科)

WebSocket 本质上一种计算机网络应用层的协议,用来弥补 http 协议在持久通信能力上的不足。

WebSocket 协议在2008年诞生,2011年成为国际标准。现在最新版本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。

WebSocket 的其他特点包括:

(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。

WebSocket 与 HTTP 的区别

相同点: 都是一样基于TCP的,都是可靠性传输协议。都是应用层协议。

联系: WebSocket在建立握手时,数据是通过HTTP传输的。但是建立之后,在真正传输时候是不需要HTTP协议的。

下面一张图说明了 HTTP 与 WebSocket 的主要区别:

1、 WebSocket 是双向通信协议,模拟 Socket 协议,可以双向发送或接受信息,而 HTTP 是单向的;

2、 WebSocket 是需要浏览器和服务器握手进行建立连接的,而 http 是浏览器发起向服务器的连接。

3、 虽然 HTTP/2 也具备服务器推送功能,但 HTTP/2 只能推送静态资源,无法推送指定的信息。

Websocket的优缺点

优点:

WebSocket协议一旦建议后,互相沟通所消耗的请求头是很小的

服务器可以向客户端推送消息了

缺点:

少部分浏览器不支持,浏览器支持的程度与方式有区别(IE10

WebSocket应用场景

即时聊天通信

多玩家游戏

在线协同编辑/编辑

实时数据流的拉取与推送

体育/游戏实况

实时地图位置

即时Web应用程序:即时Web应用程序使用一个Web套接字在客户端显示数据,这些数据由后端服务器连续发送。在WebSocket中,数据被连续推送/传输到已经打开的同一连接中,这就是为什么WebSocket更快并提高了应用程序性能的原因。例如在交易网站或比特币交易中,这是最不稳定的事情,它用于显示价格波动,数据被后端服务器使用Web套接字通道连续推送到客户端。

游戏应用程序:在游戏应用程序中,你可能会注意到,服务器会持续接收数据,而不会刷新用户界面。屏幕上的用户界面会自动刷新,而且不需要建立新的连接,因此在WebSocket游戏应用程序中非常有帮助。

聊天应用程序:聊天应用程序仅使用WebSocket建立一次连接,便能在订阅户之间交换,发布和广播消息。它重复使用相同的WebSocket连接,用于发送和接收消息以及一对一的消息传输。

使用

实际应用,可以参照下边的连接,下到本地进行测试,

https://gitee.com/shenzhanwang/Spring-websocket?_from=gitee_search

暂停部分使用了websocket

总结

确保连接稳定性:在实际应用中,还需要考虑WebSocket连接的稳定性。如果连接断开,需要设计合适的重连机制,并确保在重连后能够恢复同步状态。

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