webSocket的 原理 及 简单实现

Posted 凡人修仙传

tags:

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的 原理 及 简单实现相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

websocket协议是基于Tcp的一种新的网络协议,它实现了客户端与服务器的双向通行,并允许服务端主动发送信息给客户端。WebSocket是html5中的协议。

Http协议与WebSocket协议:

Http协议只有1.0 和1.1 两个版本,

http协议是无状态的每一请求对应一个响应,而且响应完了就回结束连接,多个请求对应多个响应,每次都要重新建立连接。

在http1.1 中增加了 keep-alive (只是客户端的一种建议) ,用于在一个Http连接中,可以发送多个Request,接收多个Response。但依旧是每隔request对应一个response。

Connection:keep-alive

 这个是通知服务器在 request/response 之后,不要理解断开tcp连接,后面的request/response 任然可以通过这个连接完成。但是这个只是个建议,服务端可能不支持,也可能时间长了,断开了连接。(通俗点就根服务端说下 ,后面可能还有事需要找你先不要挂了)

这个是不可能实现服务器主动push消息给客户端的。

那么如何能够实现呢?

But 我们可以使用ajax轮询 和long poll 技术,制造一个服务端push给客户端的假象。

那什么是Ajax轮询?

Ajax 轮询 就是隔几秒让浏览器发送请求询问服务端时候有消息了?

场景:

客户端:hi,有没有新信息(Request)
服务端:没有(Response)
客户端:hi,有没有新信息(Request)
服务端:没有。。(Response)
客户端:hi,有没有新信息(Request)
服务端:没有啊。。(Response)
客户端:hi有没有新消息(Request)
服务端:好了,有啦给你。(Response)
客户端:hi,有没有新消息(Request)
服务端:没有......

But 实际中这样会增加服务端的负载,降低服务端的效率。

什么是long poll 呢?

long poll 和ajax 轮询差不多,不过long poll 是阻塞的模式。也就是客户端发送一个request后 一直等待,知道服务端有消息response后才ok

场景:

客户端:hi,有没有新信息(Request)
服务端:没有(Response)
客户端:hi,有没有新信息(Request)
客户端:hi,有没有新信息(Request)

long pull 虽然降低了服务器的负载,但是需要服务器有很高的并发能力才可以。

ajax轮询、long poll技术虽然都能实现服务端消息的实时通知,但是各有缺点,都不是根本的解决办法。

既然他们都不行,那应该搞个新的协议。

WebSocket协议解决的客户端与服务端的双工通信的问题。

场景:

客户端:啦啦啦,我要建立Websocket协议,需要的服务:chat,Websocket协议版本:13(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:发斯蒂芬
服务端:啊实打实大师
服务端:哈哈哈哈哈啊哈
服务端:笑死我了哈哈哈

  

request header

Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Cache-Control: no-cache
Connection: Upgrade #通知服务器协议升级
Cookie: JSESSIONID=450BA8D626F785A1AE3BEB9AC9226CD0
Host: localhost:8099
Origin: http://localhost:8099
Pragma: no-cache
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits
Sec-WebSocket-Key: yjbBHsadoLeWtVNa+3Y2ow== #传输给服务器的key
Sec-WebSocket-Version: 13 #wesocket版本协议号13
Upgrade: websocket #协议升级为websocket协议
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/65.0.3325.181 Safari/537.36
Sec-WebSocket-Key 这个是客户端发送给服务端,服务端处理后再返回给客户端客户端进行验证 判断是否建立连接。
Connection: Upgrade #通知服务器协议升级
Upgrade: websocket #协议升级为websocket协议
这个就是Websocket的核心了,告诉Apache、nginx等服务器:注意啦,发起的是Websocket协议,快点帮我找到对应的助理处理~不是HTTP。
Status Code:101 Switching Protocols  101 连接成功

 response Header:

Connection: upgrade #升级成功
Date: Thu, 12 Apr 2018 03:11:37 GMT
Sec-WebSocket-Accept: NbF/mYm1P/lNy0NsMWxYD1Wi1EE= #服务端处理之后的key
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate;client_max_window_bits=15
Server: Apache-Coyote/1.1
Upgrade: websocket

握手成功!

简单的代码示例:

jsp 客户端:

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<title>Insert title here</title>
</head>
<script type="text/javascript">
	var webSocket = null;
	if (‘WebSocket‘ in window) {
		webSocket = new WebSocket("ws://localhost:8099/webSocketTest");
	} else {
		alert("浏览器不支持webSocket");
	}

	webSocket.onopen = function() {
		writeDiv("websocket连接ok");
	}

	webSocket.onmessage = function(event) {
		writeDiv("client 接受的消息是:" + event.data);
	}

	webSocket.onerror = function() {
		writeDiv("发生错误");
	}

	function sendMsg() {
		var val = document.getElementById("inputText").value;
		webSocket.send(" 客户端:" + val);
	}

	function closes() {
		webSocket.close();
	}

	webSocket.onclose = function() {
		webSocket.close();
		writeDiv("WebSocket連接關閉");
	}

	function writeDiv(innerHTML) {
		var html = document.getElementById(‘message‘).innerHTML;
		document.getElementById(‘message‘).innerHTML += innerHTML + ‘<br>‘;
	}
</script>
<body>

	<input type="text" id="inputText">
	<button id="but" onclick="sendMsg()">submit</button>
	<br>
	<button id="close" onclick="closes()">关闭webSocket连接</button>
	<br>
	<div id="message"></div>
</body>
</html>

 

服务端:

package com.tgb.SpringActivemq.controller;

import java.io.IOException;
import java.util.HashSet;
import java.util.Random;
import java.util.Set;

import javax.websocket.OnClose;
import javax.websocket.OnError;
import javax.websocket.OnMessage;
import javax.websocket.OnOpen;
import javax.websocket.Session;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;

import org.apache.log4j.Logger;

@ServerEndpoint("/webSocketTest")
public class webSocketController {

    private int count = 0;

    static  Set<Session> set = new HashSet<Session>();

    static final Logger logger = Logger.getLogger(webSocketController.class);

    private Session session;

    @OnOpen
    public void onOpen(Session sessio) {
        this.session = sessio;
        set.add(session);
        this.count++;
        logger.info("当前连接:" + this.count);
    }

    // 接受消息 处理
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session ss) {
        logger.info("接受到的客户端消息是:" + message);
        Random r = new Random();
        int tet = r.nextInt(1000);
        try {
            ss.getBasicRemote().sendText("服务端发送的是:" + tet);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @OnError
    public void Onerror(Session s, Throwable th) {
        logger.info(th.getMessage());
    }

    @OnClose
    public void onClose(Session s) {
        try {
            s.close();
            set.remove(s);
            this.count--;
            logger.info("当前连接数:" + this.count);
            logger.info("CLOSE WEBSOCKET");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

  

 

 

以上是关于webSocket的 原理 及 简单实现的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

WebSocket简介及实现原理

springboot - websocket实现及原理

Android主流视频播放及缓存实现原理调研

WebSocket 实战

服务器推送之WebSocket--原理及Tomcat的实现

WebSocket原理及技术简介