WebSocket简介及实现原理

Posted 2022-12-19 如月之恒-

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了WebSocket简介及实现原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

WebSocket与http的区别和联系
long poll 和 ajax轮询的原理
- long poll
- ajax轮询
WebSocket优势
- WebSocket解决服务器上消耗资源的原理
后言

WebSocket与http的区别和联系

HTTP有1.1和1.0之说，也就是所谓的keep-alive，把多个HTTP请求合并为一个，但是Websocket其实是一个新协议，跟HTTP协议基本没有关系，只是为了兼容现有浏览器的握手规范而已，也就是说它是HTTP协议上的一种补充。二者关系如下图所示：

Websocket是一个持久化的协议，相对于HTTP这种非持久的协议来说。
简单的举个例子吧，用目前应用比较广泛的php生命周期来解释。
HTTP的生命周期通过Request来界定，也就是一个Request 一个Response，那么在HTTP1.0中，这次HTTP请求就结束了。
在HTTP1.1中进行了改进，使得有一个keep-alive，也就是说，在一个HTTP连接中，可以发送多个Request，接收多个Response。
请记住 Request = Response ，在HTTP中永远是这样，也就是说一个request只能有一个response。而且这个response也是被动的，不能主动发起。
Websocket是基于HTTP协议的，或者说借用了HTTP的协议来完成一部分握手，在握手阶段是一样的。

long poll 和 ajax轮询的原理

long poll

long poll 其实原理跟 ajax轮询差不多，都是采用轮询的方式，不过采取的是阻塞模型（一直打电话，没收到就不挂电话），也就是说，客户端发起连接后，如果没消息，就一直不返回Response给客户端。直到有消息才返回，返回完之后，客户端再次建立连接，周而复始。

场景再现：
客户端：有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request）
服务端：。。。等待到有消息的时候。。来给你（Response）
客户端：有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request） -loop

从上面可以看出其实这两种方式，都是在不断地建立HTTP连接，然后等待服务端处理，可以体现HTTP协议的另外一个特点，被动性。
何为被动性呢，其实就是，服务端不能主动联系客户端，只能有客户端发起。

ajax轮询

ajax轮询的原理非常简单，让浏览器隔个几秒就发送一次请求，询问服务器是否有新信息。

场景再现：
客户端：有没有新信息(Request)
服务端：没有（Response）
客户端：有没有新信息(Request)
服务端：没有（Response）
客户端：有没有新信息(Request)
服务端：没有（Response） ---- loop

WebSocket优势

通过上面这个例子，我们可以看出，这两种方式都不是最好的方式，需要很多资源。
通俗的说就是，服务器因为每天要接待太多客户了，是个健忘鬼，你一挂电话，他就把你的东西全忘光了，把你的东西全丢掉了。你第二次还得再告诉服务器一遍。
所以在这种情况下出现了，Websocket出现了。
当服务器完成协议升级后（HTTP->Websocket），服务端就可以主动推送信息给客户端啦。

场景再现：
客户端：啦啦啦，我要建立Websocket协议，需要的服务：chat，Websocket协议版本：17（HTTP Request）
服务端：ok，确认，已升级为Websocket协议（HTTP Protocols Switched）
客户端：麻烦你有信息的时候推送给我噢。。
服务端：ok，有的时候会告诉你的。
服务端：balabalabalabala

就变成了这样，只需要经过一次HTTP请求，就可以做到源源不断的信息传送了。（在程序设计中，这种设计叫做回调，即：你有信息了再来通知我，而不是我傻乎乎的每次跑来问你）
这样的协议解决了上面同步有延迟，而且还非常消耗资源的这种情况。

WebSocket解决服务器上消耗资源的原理

其实我们所用的程序是要经过两层代理的，即HTTP协议在nginx等服务器的解析下，然后再传送给相应的Handler（PHP等）来处理。
简单地说，我们有一个非常快速的接线员（Nginx），他负责把问题转交给相应的客服（Handler）。
本身接线员基本上速度是足够的，但是每次都卡在客服（Handler）了，老有客服处理速度太慢，导致客服不够。
Websocket就解决了这样一个难题，建立后，可以直接跟接线员建立持久连接，有信息的时候客服想办法通知接线员，然后接线员在统一转交给客户。这样就可以解决客服处理速度过慢的问题了。
同时，在传统的方式上，要不断的建立，关闭HTTP协议，由于HTTP是非状态性的，每次都要重新传输identity info（鉴别信息），来告诉服务端你是谁。虽然接线员很快速，但是每次都要听这么一堆，效率也会有所下降的，同时还得不断把这些信息转交给客服，不但浪费客服的处理时间，而且还会在网路传输中消耗过多的流量/时间。
Websocket只需要一次HTTP握手，所以说整个通讯过程是建立在一次连接/状态中，也就避免了HTTP的非状态性，服务端会一直知道你的信息，直到你关闭请求，这样就解决了接线员要反复解析HTTP协议，还要查看identity info的信息。
同时由客户主动询问，转换为服务器（推送）有信息的时候就发送（当然客户端还是等主动发送信息过来的…），没有信息的时候就交给接线员（Nginx），不需要占用本身速度就慢的客服（Handler）了。