WebSocket入门

文章目录

• • [1. 工作原理：握手过程](#1. 工作原理：握手过程)
  • [2. 核心特点](#2. 核心特点)
  • [3. 缺点](#3. 缺点)
  • [4. websocket怎么实现重连](#4. websocket怎么实现重连)
  • [5. 即时通讯方案比较](#5. 即时通讯方案比较)
  • • [5.1. 与SSE区别](#5.1. 与SSE区别)
    • [5.2. 与HTTP 区别](#5.2. 与HTTP 区别)

WebSocket 是一种在 单个 TCP 连接 上进行 全双工 通信的协议

WebSocket原理：

​ 客户端向 WebSocket 服务器通知（notify）一个带有所有接收者ID（recipients IDs）的事件（event），服务器接收后立即通知所有活跃的（active）客户端，只有ID在接收者ID序列中的客户端才会处理这个事件

1. 工作原理：握手过程

WebSocket 的建立需要经过一个"握手"阶段，它利用了 HTTP 协议来完成升级

1. 客户端发起请求 ：发送一个带有 Upgrade: websocket 头的 HTTP 请求
2. 服务器响应 ：如果支持，返回 101 Switching Protocols 状态码
3. 协议切换：此时 HTTP 连接正式升级为 WebSocket 连接，双方开始自由交谈

2. 核心特点

• 全双工(双向通信)：服务器可以主动发消息给客户端，客户端也可以随时发给服务器
• 实时性强：省去了 HTTP 的握手和繁琐的 Header，数据包极小（头部仅 2~10 字节）
• 长连接：连接建立后除非主动关闭或网络断开，否则一直存在
• 跨域支持：WebSocket 天生支持跨域，不需要像 HTTP 那样配置繁琐的 CORS

3. 缺点

• 需要额外的开销： WebSocket需要在服务器上维护长时间的连接，这需要额外的开销，包括内存和CPU。在高并发场景下（如十万级用户同时在线），服务器的内存会被大量活着的连接耗尽
• 安全问题： 由于WebSocket允许服务器主动向客户端发送数据，可能会存在安全问题。服务器必须保证只向合法的客户端发送数据

4. websocket怎么实现重连

要实现坚固的重连机制，通常需要结合 心跳检测 和 指数退避算法

一个重连方案包含以下三个关键环节：

1. 心跳检测 (Heartbeat)：主动探测连接是否"假死"
2. 延迟重连 (Delay Retry)：避免断开后立即重连造成的"惊群效应"
3. 重连尝试限制：避免无限循环浪费资源

5. 即时通讯方案比较

技术	机制	优点	缺点
短轮询 (Polling)	客户端定时（如每 5s）发 HTTP 请求。	兼容性极好，实现简单。	大量无效请求，浪费带宽和 CPU。
长轮询 (Long Polling)	服务器收到请求后"挂起"，有数据才返回。	比短轮询节省资源。	服务器连接依然被占用，体验有延迟。
SSE (Server-Sent Events)	基于 HTTP，服务器持续发送"流"数据。	实现简单，自动重连，支持轻量推。	单向（仅服务器到客户端），IE 不支持。
WebSocket	独立协议，全双工持久连接。	全双工，性能最优，延迟最低。	实现相对复杂，需考虑心跳检测。

5.1. 与SSE区别

SSE 是一种轻量级、易实现的实时通信方案，尤其适用于大模型流式输出（如 ChatGPT 的逐字生成）、实时通知等场景

特性	WebSocket	SSE
通信方向	双向 (Full-Duplex)	单向 (Server to Client)
协议	自定义二进制协议 (ws://)	标准 HTTP (http://)
重连机制	需要手动写代码实现	浏览器内置自动重连
适用场景	游戏、实时聊天	ChatGPT 响应、监控大屏、通知推送
二进制数据	仅文本（可编码后传输）	原生支持二进制
连接复用	在 HTTP/2 及以上，多个 SSE 连接可完全复用同一个 TCP 连接（多路复用）	每个 WebSocket 连接都需要建立一个独立的 TCP 连接，无法跨域复用

5.2. 与HTTP 区别

特性	HTTP (1.1/2)	WebSocket
通信方式	单向（半双工）	双向（全双工）
发起方	只能由客户端发起请求	双方均可主动发送数据
连接状态	无状态（每次请求需带 Header）	有状态（建立后连接一直保持）
开销	大（每次请求都有冗长 Header）	极小（建立后头部仅 2~10 字节）
实时性	低（依赖轮询频率）	极高（服务器实时推送）
URL 协议头	http:// 或 https://	ws:// 或 wss://