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WebSocket的简单介绍及应用

定时刷新的不足与改进

web开发中可能遇到这样的场景：网页里的某一块区域里写了一些内容，但这些内容不是固定的，即使看网页的人没有做任何操作，它们也会随时间不断变化。股票行情、活动或游戏的榜单都是比较常见的例子。

对此，一般的做法是用 setTimeout() 或 setInverval() 定时执行任务，任务内容是Ajax访问一次服务器，并在成功拿到返回数据后去更新页面。

这种定时刷新的做法会有这样一些感觉不足的地方：

频繁的定时网络请求对浏览器（客户端）和服务器来说都是一种负担，尤其是当网页里有多个定时刷新区域的时候。
某几次的定时任务可能是不必要的，因为服务器可能并没有新数据，还是返回了和上一次一样的内容。
页面内容可能不够新，因为服务器可能刚更新了数据，但下一轮定时任务还没有开始。

造成这些不足的原因归结起来，主要还是由于服务器的响应总是被动的。HTTP协议限制了一次通信总是由客户端发起请求，再由服务器端来返回响应。

因此，如果让服务器端也可以主动发送信息到客户端，就可以很大程度改进这些不足。WebSocket就是一个实现这种双向通信的新协议。

WebSocket是基于HTTP的功能追加协议

WebSocket最初由html5提出，但现在已经发展为一个独立的协议标准。WebSocket可以分为协议（ Protocol ）和 API 两部分，分别由 IETF 和W3C制定了标准。

先来看看WebSocket协议的建立过程。

为了实现WebSocket通信，首先需要客户端发起一次普通HTTP请求（也就是说，WebSocket的建立是依赖HTTP的）。请求报文可能像这样：

GET ws://websocket.example.com/ HTTP/1.1 Host: websocket.example.com Upgrade: websocket Connection: Upgrade Origin: http://example.com Sec-WebSocket-Key:pAloKxsGSHtpIHrJdWLvzQ== Sec-WebSocket-Version:13

其中HTTP头部字段 Upgrade: websocket 和 Connection: Upgrade 很重要，告诉服务器通信协议将发生改变，转为WebSocket协议。支持WebSocket的服务器端在确认以上请求后，应返回状态码为 101 Switching Protocols 的响应：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: nRu4KAPUPjjWYrnzxDVeqOxCvlM=

其中字段 Sec-WebSocket-Accept 是由服务器对前面客户端发送的 Sec-WebSocket-Key 进行确认和加密后的结果，相当于一次验证，以帮助客户端确信对方是真实可用的WebSocket服务器。

验证通过后，这个握手响应就确立了WebSocket连接，此后，服务器端就可以主动发信息给客户端了。此时的状态比较像服务器端和客户端接通了电话，无论是谁有什么信息想告诉对方，开口就好了。

一旦建立了WebSocket连接，此后的通信就不再使用HTTP了，改为使用WebSocket独立的数据帧（这个帧有办法看到，见后文）。

整个过程像这样：

WebSocket的简单介绍及应用

简单的应用示例

应用WebSocket有这样几件事要做：

选用支持WebSocket的浏览器。
网页内添加创建WebSocket的代码。
服务器端添加使用WebSocket通信的代码。

服务器端

以Node的服务器为例，我们使用 ws 这个组件，这样搭建一个支持WebSocket的服务器端：

var request = require("request"); var dateFormat = require("dateformat"); var WebSocket = require("ws"),     WebSocketServer = WebSocket.Server,     wss = new WebSocketServer({         port: 8080,         path: "/guest"     });  // 收到来自客户端的连接请求后，开始给客户端推消息 wss.on("connection", function(ws) {     ws.on("message", function(message) {         console.log("received: %s", message);     });     sendGuestInfo(ws); });  function sendGuestInfo(ws) {     request("http://uinames.com/api?region=china",         function(error, response, body) {             if (!error && response.statusCode === 200) {                 var jsonObject = JSON.parse(body),                     guest = jsonObject.name + jsonObject.surname,                     guestInfo = {                         guest: guest,                         time: dateFormat(new Date(), "HH:MM:ss")                     };                  if (ws.readyState === WebSocket.OPEN) {                      // 发，送                     ws.send(JSON.stringify(guestInfo));                      // 用随机来“装”得更像不定时推送一些                     setTimeout(function() {                         sendGuestInfo(ws);                     }, (Math.random() * 5 + 3) * 1000);                 }             }         }); }

这个例子使用了姓名生成站点 uinames 的API服务，来生成 {guest: "人名", time: "15:26:01"} 这样的数据。函数 sendGuestInfo() 会不定时执行，并把包含姓名和时间的信息通过 send() 方法发送给客户端。另外，注意 send() 方法需要以字符串形式来发送json数据。

这就像是服务器自己在做一些事，然后在需要的时候会通知客户端一些信息。

客户端

客户端我们使用原生javascript来完成（仅支持WebSocket的浏览器）：

var socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/guest");  socket.onopen = function(openEvent) {     console.log("WebSocket conntected."); };  socket.onmessage = function(messageEvent) {     var data = messageEvent.data,         dataObject = JSON.parse(data);     console.log("Guest at " + dataObject.time + ": " + dataObject.guest); };  socket.onerror = function(errorEvent) {     console.log("WebSocket error: ", errorEvent); };  socket.onclose = function(closeEvent) {     console.log("WebSocket closed."); };

WebSocket的URL格式是 ws:// 与 wss:// 。因此，需要注意下URL地址的写法，这也包括注意WebSocket服务器端的路径（如这里的 /guest ）等信息。因为是本地的示例所以这里是 localhost 。

客户端代码的流程很简单：创建 WebSocket 对象，然后指定 onopen 、 onmessage 等事件的回调即可。其中 onmessage 是客户端与服务器端通过WebSocket通信的关键事件，想要在收到服务器通知后做点什么，写在 onmessage 事件的回调函数里就好了。

效果及分析

通过 node server （假定服务器端的文件名为 server.js ）启动WebSocket服务器后，用浏览器打开一个引入了前面客户端代码的html（直接文件路径 file:/// 就可以），就可以得到像这样的结果：

WebSocket的简单介绍及应用

联系前面客户端的代码可以想到，实际从创建 WebSocket 对象的语句开始，连接请求就会发送，并很快建立起WebSocket连接（不出错误的话），此后就可以收到来自服务器端的通知。如果此时客户端还想再告诉服务器点什么，这样做：

socket.send("Hello, server!");

服务器就可以收到：

WebSocket的简单介绍及应用

当然，这也是因为前面服务器端的代码内同样设置了 message 事件的回调。在这个客户端和服务器都是javascript的例子中，无论是服务器端还是客户端，都用 send() 发送信息，都通过 message 事件设置回调，形式上可以说非常一致。

其他可用的数据类型

WebSocket的 send() 可以发送的消息，除了前面用的字符串类型之外，还有两种可用，它们是 Blob 和 ArrayBuffer 。

它们都代表二进制数据，可用于原始文件数据的发送。比如，这是一个发送Blob类型数据以完成向服务器上传图片的例子：

var fileEl = document.getElementById("image_upload"); var file = fileEl.files[0]; socket.send(file);

然后服务器端可以这样把文件保存下来：

var fs = require("fs");  wss.on("connection", function(ws) {     ws.on("message", function(message) {         fs.writeFile("upload.png", message, "binary", function(error) {             if (!error) {                 console.log("File saved.");             }         });     }); });

在客户端接收二进制数据时，需注意WebSocket对象有一个属性 binaryType ，初始值为 "blob" 。因此，如果接收的二进制数据是 ArrayBuffer ，应在接收之前这样做：

socket.binaryType = "arraybuffer";

其他WebSocket服务器端

其他语言来做WebSocket服务器是怎样的呢？下面是一个php的WebSocket服务器的例子（使用 Ratchet ）：

<?php use Ratchet/ConnectionInterface; use Ratchet/MessageComponentInterface;  require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';  class GuestServer implements MessageComponentInterface {      public function onOpen(ConnectionInterface $conn) {         $conn->send('The server is listening to you now.');     }      public function onMessage(ConnectionInterface $conn, $msg) {         $conn->send($this->generateGuestInfo());     }      public function onClose(ConnectionInterface $conn) {     }      public function onError(ConnectionInterface $conn, /Exception $e) {         $conn->close();     }      private function generateGuestInfo() {         $jsonString = file_get_contents('http://uinames.com/api?region=china');         $jsonObject = json_decode($jsonString, true);         $guest = $jsonObject['name'] . $jsonObject['surname'];         $guestInfo = array(             'guest' => $guest,             'time' => date('H:i:s', time()),         );          return json_encode($guestInfo);     } }  $app = new Ratchet/App('localhost', 8080); $app->route('/guest', new GuestServer(), array('*')); $app->run(); ?>