webSocket学习

Posted 2020-08-15

### 一、首先查了一下socket和websocket的区别

要了解，这两者的区别，最好的方法就是了解二者本身，那么区别也就不言而喻了。


原文出处： TheAlchemist

当我们探讨两件事物的区别和联系时，我们想探讨些什么？

前段时间写了两篇介绍 HTTP 和 WebSocket 的文章，回复中有人说希望了解下WebSocket和Socket的区别。这个问题之前也有想过，自己对此是有大概的答案，可是并不太确定，于是去搜集了些资料（其实就是各种Google），看了很多以前的文档，觉得有些故事十分有趣，整理如下，算是一个外传。
文中图片全来自Google图片搜索，如侵删。

**短答案**
就像Java和javascript，并没有什么太大的关系，但又不能说完全没关系。可以这么说：

命名方面，Socket是一个深入人心的概念，WebSocket借用了这一概念；
使用方面，完全两个东西。




Java和JavaScript的关系


**长答案**
当我们探讨两件事物的区别和联系时，我们想探讨些什么？
对于我来说，大多数情况是想知道两件事物本身，而并不是想只想了解「区别」本身。那么对这个问题最直接的解决方法应该是去了解Socket和WebSocket的来源和用法，那么它们的区别和联系就不言自明了。

**Socket**
Socket可以有很多意思，和IT较相关的本意大致是指在端到端的一个连接中，这两个端叫做Socket。对于IT从业者来说，它往往指的是TCP/IP网络环境中的两个连接端，大多数的API提供者（如操作系统，JDK）往往会提供基于这种概念的接口，所以对于开发者来说也往往是在说一种编程概念。同时，操作系统中进程间通信也有Socket的概念，但这个Socket就不是基于网络传输层的协议了。

**Unix 中的 Socket**
操作系统中也有使用到Socket这个概念用来进行进程间通信，它和通常说的基于TCP/IP的Socket概念十分相似，代表了在操作系统中传输数据的两方，只是它不再基于网络协议，而是操作系统本身的文件系统。

**网络中的 Socket**
通常所说的Socket API，是指操作系统中（也可能不是操作系统）提供的对于传输层（TCP/UDP）抽象的接口。现行的Socket API大致都是遵循了BSD Socket规范（包括Windows）。这里称规范其实不太准确，规范其实是POSIX，但BSD Unix中对于Socket的实现被广为使用，所以成为了实际的规范。如果你要使用HTTP来构建服务，那么就不需要关心Socket，如果你想基于TCP/IP来构建服务，那么Socket可能就是你会接触到的API。



**在TCP/IP网络中HTTP的位置**
从上图中可以看到，HTTP是基于传输层的TCP协议的，而Socket API也是，所以只是从使用上说，可以认为Socket和HTTP类似（但一个是成文的互联网协议，一个是一直沿用的一种编程概念），是对于传输层协议的另一种直接使用，因为按照设计，网络对用户的接口都应该在应用层。

**Socket 名称的由来**
和很多其他Internet上的事物一样，Socket这个名称来自于大名鼎鼎的ARPANET（Advanced Research Projects Agency），早期ARPANET中的Socket指的是一个源或者目的地址——大致就是今天我们所说的IP地址和端口号。最早的时候一个Socket指的是一个40位的数字（RFC33中说明了此用法，但在RFC36中并没有明确地说使用40位数字来标识一个地址），其中前32为指向的地址（socket number，大致相当于IP），后8位为发送数据的源（link，大致相当于端口号）。对他们的叫法有很多的版本，这里列举的并不严谨。

**端口号的野史**
随着ARPANET的发展，后来（RFC433，Socket Number List）socket number被明确地定义为一个40位的数字，其中后8位被用来制定某个特定的应用使用（比如1是Telnet）。这8位数有很多名字：link、socket name、AEN（another eight number，看到这个名字我也是醉了），工程师逗逼起来也是挺拼的。
后来在Internet的规范制定中，才真正的用起了port number这个词。至于为什么端口号是16位的，我想可能有两个原因，一是对于当时的工程师来说，如果每个端口号来标识一个程序，65535个端口号也差不多够用了。二可能是为了对齐吧，^_^!!。

**Socket 原本的意思**
在上边提到的历史中使用到的Socket，包括TCP文档中使用到的Socket，其实指的是网络传输中的一端，是一个虚拟化的概念。

**WebSocket**
上边简单叙述了Socket的意义，由于年代久远，很多事情也搞不了那么清楚。但WebSocket是一个很晚近的东西，可以让我们看到它是如何成为现在我们看到的这个样子的。
WHATWG(Web Hypertext Application Technology Working Group)
关于html5的故事很多人都是知道的，w3c放弃了HTML，然后有一群人（也有说是这些人供职的公司，不过官方的文档上是说的个人）创立了WHATWG组织来推动HTML语言的继续发展，同时，他们还发展了很多关于Web的技术标准，这些标准不断地被官方所接受。WebSocket就属于WHATWG发布的Web Application的一部分（即HTML5）的产物。

**为什么会有 WebSocket**
大约在08年的时候，WG的工程师在讨论网络环境中需要一种全双工的连接形式，刚开始一直叫做「TCPConnection」，并讨论了这种协议需要支持的功能，大致已经和我们今天看到的WebSocket差不多了。他们认为基于现有的HTTP之上的一些技术（如长轮询、Comet）并满足不了这种需求，有必要定义一个全新的协议。
名称的由来
在很多的关于HTML5或者WebSocket的文档中，都能看到一个名字，Hixie（Ian Hickson），他是WHATWG组织的发言人，曾供职于Netscape、Opera、Google，看工作的公司就知道这个人的背景了。



hixie

08年6月18日，一群WHATWG的工程师在讨论一些技术问题，一个工程师提到说「我们之前讨论的那个东西，不要叫TCPConnection 了，还是起个别的名字吧 」，接着几个名字被提及，DuplexConnection，TCPSocket，SocketConnection ，一个叫mcarter（Michael Carter ）的工程师说他马上要写一篇关于Comet的文章，如果可以确定这个名称，想在文章中引用这个名字。
Socket一直以来都被人用来表示网络中一个连接的两端，考虑到怎么让工程师更容易接受，后来Hixie说了一句「我看WebSocket这个名字就很适合嘛（Hixie briefly pops back online to record that “WebSocket” would probably be a good new name for the TCPConnection object）」，大家都没有异议，紧接着mcarter在Comet Daily中发表了文章Independence Day: HTML5 WebSocket Liberates Comet From Hacks，后来随着各大浏览器对WebSocket的支持，它变成了实际的标准，IETF也沿用了这个名字。
下边是在WHATWG文档中对WebSocket接口的定义


```java
enum BinaryType { "blob", "arraybuffer" };
[Constructor(USVString url, optional (DOMString or sequence<DOMString>) protocols = []), Exposed=(Window,Worker)]
interface WebSocket : EventTarget {
  readonly attribute USVString url;

  // ready state
  const unsigned short CONNECTING = 0;
  const unsigned short OPEN = 1;
  const unsigned short CLOSING = 2;
  const unsigned short CLOSED = 3;
  readonly attribute unsigned short readyState;
  readonly attribute unsigned long long bufferedAmount;

  // networking
  attribute EventHandler onopen;
  attribute EventHandler onerror;
  attribute EventHandler onclose;
  readonly attribute DOMString extensions;
  readonly attribute DOMString protocol;
  void close([Clamp] optional unsigned short code, optional USVString reason);

  // messaging
  attribute EventHandler onmessage;
  attribute BinaryType binaryType;
  void send(USVString data);
  void send(Blob data);
  void send(ArrayBuffer data);
  void send(ArrayBufferView data);
};
```

内容的确定
大多数新技术的出现都是建立在已有技术的铺垫之上的，WebSocket内容的确定也是如此，其中就有Comet看不到的贡献，Comet是一个很有趣的技术，有兴趣可以看看这里
结论
可以把WebSocket想象成HTTP，HTTP和Socket什么关系，WebSocket和Socket就是什么关系。


### 二、socket与http又具有什么关系呢？

**首先看到这样一盘解释**

HTTP：超文本传输协议，首先它是一个协议，并且是基于TCP/IP协议基础之上的应用层协议。TCP/IP协议是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输，HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。HTTP协议详细规定了浏览器与服务器之间相互通信的规则，是万维网交换信息的基础。HTTP是基于请求-响应形式并且是短连接，并且是无状态的协议。针对其无状态特性，在实际应用中又需要有状态的形式，因此一般会通过session/cookie技术来解决此问题。

Socket：Socket不属于协议范畴，而是一个调用接口（API），Socket是对TCP/IP协议的封装，通过调用Socket，才能使用TCP/IP协议。Socket连接是长连接，理论上客户端和服务器端一旦建立连接将不会主动断开此连接。Socket连接属于请求-响应形式，服务端可主动将消息推送给客户端。


**然后看到一篇这样子的解释，很详细**、
**=======================begin==========================**

**1、TCP连接**

 手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议，可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口，使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”：

第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”（过程就不细写了，就是服务器和客户端交互，最终确定断开）

**2、HTTP连接**

HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol )，是Web联网的基础，也是手机联网常用的协议之一，HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应，在请求结束后，会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

1）在HTTP 1.0中，客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接，在处理完本次请求后，就自动释放连接。

2）在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求，并且多个请求可以重叠进行，不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。

由于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接，因此HTTP连接是一种“短连接”，要保持客户端程序的在线状态，需要不断地向服务器发起连接请求。通常的做法是即时不需要获得任何数据，客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求，服务器在收到该请求后对客户端进行回复，表明知道客户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求，则认为客户端“下线”，若客户端长时间无法收到服务器的回复，则认为网络已经断开。

**3、SOCKET原理**

3.1套接字（socket）概念

套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议，本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，远地主机的IP地址，远地进程的协议端口。

socket是套接字，多指传输层网络接口。
Socket和SocketServer是基于套接字的服务端和客户端实现
webSocket，是一个应用层协议，说的是，目前浏览器实现的一套通信协议，用来解决之前HTTP，请求响应模型不合适的场合。
Socket和SocketServer是服务端和客户端的区别


应用层通过传输层进行数据通信时，TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机[操作系统](http://lib.csdn.net/base/operatingsystem "操作系统知识库")为应用程序与TCP／IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

3.2 建立socket连接

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket 。

套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。

客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。

连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

**4、SOCKET连接与TCP连接**

创建Socket连接时，可以指定使用的传输层协议，Socket可以支持不同的传输层协议（TCP或UDP），当使用TCP协议进行连接时，该Socket连接就是一个TCP连接。

**5、Socket连接与HTTP连接**

由于通常情况下Socket连接就是TCP连接，因此Socket连接一旦建立，通信双方即可开始相互发送数据内容，直到双方连接断开。但在实际网络应用中，客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连，因此需要通过轮询告诉网络，该连接处于活跃状态。

而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式，不仅在请求时需要先建立连接，而且需要客户端向服务器发出请求后，服务器端才能回复数据。

很多情况下，需要服务器端主动向客户端推送数据，保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接，服务器就可以直接将数据传送给客户端；若双方建立的是HTTP连接，则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端，因此，客户端定时向服务器端发送连接请求，不仅可以保持在线，同时也是在“询问”服务器是否有新的数据，如果有就将数据传给客户端。

**=======================end==========================**

小结：看完后，感觉socket是当有多台计算机请求后台时，区别计算机并且封装好tcp/udp链接的一个基本的通信单元，翻译为套接字。而socket是长连接，一旦连接，不会主动断开。实际由于两台电脑的连接会穿越很多的中间节点（如路由器、网关、防火墙等，会关闭长时间处于非活跃状态的链接），导致socket连接断开，因此需要通过轮询告诉网络，该连接处于活跃状态。
而http属于短连接，在开头处讲解的很明白。

既然socket可以封装各种协议，那么如果socket封装的是tcp协议，就会遵从tcp连接的方式，进行三次握手后，进行数据传输，并且任意一方可以主动断开连接。
如果socket封装的是udp协议，就会遵循udp协议的连接约定（具体没有查过）。

那么http具体是怎样建立连接的，经过几次握手呢？
由于http协议是封装在tcp协议只上的，因此，http协议也是经过3次握手。
**2016年10月17日理解:**
http协议是基于tcp协议之上的，而为了简化对于tcp协议使用的编程，出现了socket，它封装了tcp协议，提供了简化的api接口，所以http协议可以说是基于socket之上的。

### 三、socket是一个长连接，是一个双工模式的连接吗？跟WebSocket有什么联系呢？

socket 只是 java在网络层定义的类,用来实现网络层（也有这样解释的，socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用已实现进程在网络中通信）。上面的各层需要我们自己在程序里实现。
例如端口可以自己定义 、数据包的定义、 数据包的加密解密等。
WebSocket是应用层的协议，类似于http协议，而这个协议的特殊之处在于，握手过程是HTTP协议，目的是为了兼容http协议的浏览器，握手成功后，使用的是tcp传输数据。


小结：因此socket只是一个实现tcp/udp连接的api，理论上可以一直保持连接，实际上不是长连接。而且socket只是封装了传输层和网络层的一些方法，因此没有双工的说法。
而websocket是应用层，类似于http的一个新的协议，实现了双工模式连接。

### 四、http和WebSocket的关联
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协议上的一种补充可以通过这样一张图理解
有交集，但是并不是全部。
### 五、http1.1之后出现的持久连接与长连接的关系。
实际上，上问中所说的持久连接，即为长连接，那么既然http1.1中实现了长连接，我们为何还要使用websocket呢？
那就引发这样的思考：
### 六、http1.1中的长连接和websocket的长连接有什么区别，有了http1.1还需要websocket吗？

1.开销：http长连接的每次请求仍然需要发送头信息；而websocket仅需要在发起请求时发送头信息。
2.真正意义的长连接：http长连接仅仅是为了复用tcp连接，只是一种口头约定，服务端可以不遵守；而websocket是完全意义上的长连接。
3.是否平等：http长连接依旧无法摆脱一个request对应一个response的模式，且仅允许客户端往服务端发送request，所以对于实时通信的实现依旧只能是轮询；而websocket双方是对等的，可以相互发送消息，可以实现真正意义的实时通信。来啊，互相伤害吧！

来自为知笔记(Wiz)