WebSocket魔法師：打造實時應用的無限可能 | 京東物流技術團隊

1、背景

在開發一些前端頁面的時候，總是能接收到這樣的需求：如何保持頁面並實現自動更新數據呢？以往的常規做法，是前端使用定時輪詢後端接口，獲取響應後重新渲染前端頁面，這種做法雖然能達到類似的效果，但是依然有很多缺點，缺點就不在這裏說了，感興趣的小夥伴可以自行查閱一下。現在讓我們回憶一下，我們有沒有想過，是否有一種技術，服務器可以主動將數據推送給客戶端進行渲染，而不再是客戶端向服務器發出請求等待返回結果呢？接下來，讓我們一起了解weboskcet。

2、什麼是websocket

websocket是HTML5規範的一個部分，它借鑑了socket的思想，實現了瀏覽器與服務器全雙工通信，達到了即時通信的效果。websocket協議基於TCP協議實現，包含初始的握手過程，以及後續的多次數據幀雙向傳輸過程，避免服務器頻繁打開多個HTTP連接，從而能更好的節省服務器資源和帶寬，提高工作效率與資源利用率

3、工作原理

websocket的通信規範，首先瀏覽器通過HTTP協議發出websocket的連線請求，服務器進行響應，這個過程稱爲握手，握手完成後，客戶端和服務器之間建立一個類似TCP的連接，使用websocket協議，從而實現它們之間的通信。

4、與HTTP的關係

相同點：

1、都是基於TCP協議，且都是可靠性傳輸協議；

2、都是應用層協議；

3、websocket支持兩種資源標誌符ws（默認80端口）與wss（默認443端口），類似HTTP和HTTPS；

不同點：

1、websocket是雙向通信協議，HTTP是單向的；

2、websocket是需要瀏覽器和服務器握手進行建立連接的，HTTP是瀏覽器發起向服務器的連接，服務器預先並不知道這個連接。

聯繫點：

websocket在建立握手時，數據是通過HTTP傳輸的，建立之後的數據傳輸將不再需要HTTP協議，而是websocket協議；

5、websocket創建與常用的屬性方法

5.1 websocket屬性

屬性	描述
readyState	只讀屬性 readyState 表示連接狀態，可以是以下值：0 ：表示連接尚未建立。1 ：表示連接已建立，可以進行通信。2 ：表示連接正在進行關閉。3 ：表示連接已經關閉或者連接不能打開。
bufferedAmount	只讀屬性 bufferedAmount 已被 send() 放入正在隊列中等待傳輸，但是還沒有發出的 UTF-8 文本字節數。
CONNECTING	值爲0，表示正在連接
OPEN	值爲1，表示連接已建立，可以進行通信
CLOSING	值爲2，表示連接正在關閉
CLOSED	值爲3，表示連接已經關閉或者連接不能打開

// 創建websocket
var ws = new WebSocket("ws://www.example.com");
  if(ws.readyState == ws.CONNECTING){
    console.log('連接正在打開');
  }

  ws.onopen = function () {
    ws.send(consumerId);
    if(ws.readyState == ws.CONNECTING){
      console.log('連接正在打開1');
    }
    if(ws.readyState == ws.OPEN){
      console.log('連接已打開');
    }
    console.log('已經建立連接');
    // 關閉連接
    // ws.close()
  };


  // 連接關閉時觸發
  ws.onclose = function () {
    if(ws.readyState == ws.CLOSED){
      console.log('連接已關閉')
    }
  };

  // 連接錯誤
  ws.onerror = function () {
    console.log('連接錯誤');
  };

5.2 weboscket事件

事件	處理程序	描述
open	onopen	連接建立時觸發
message	onmessage	接收消息時觸發
error	onerror	發生錯誤時觸發
close	onclose	關閉連接時觸發

5.3 客戶端的簡單示例

// 創建websocket
var ws = new WebSocket("ws://www.example.com");

// 連接成功時觸發
ws.onopen = function(e) {
    console.log("Connectiong open ...");
    // 發送消息
    ws.send("Hello WebSocket");
};

// 接收消息時觸發
ws.onmessage = function(e) {
    console.log("Received Message: " + e.data);
    ws.close();
};

// 關閉連接時觸發
ws.onclose = function(e) {
    console.log("Connection closed");
};

// 出現錯誤時觸發
ws.onerror = function(e) {
    console.log("error");
};

5.4 服務端的簡單示例

# 創建websocket服務端
from tornado.websocket import WebSocketHandler

class wsHandler(WebSocketHandler):
    # 保存連接的用戶，用於後續推送消息
    connect_users = set()
    
    # 已與客戶端建立連接
    def open(self):
        print("開啓WebSocket opened")
        self.connect_users.add(self)

    # 關閉客戶端連接
    def on_close(self):
        self.connect_users.remove(self)
    
    # 接收到消息
    def on_message(self, message): 
        self.write_message("接收到客戶端的消息：{}".format(message))

    # 所有用戶發送消息
    @classmethod
    def send_demand_updates(cls, message):
        # 使用@classmethod可以使類方法在調用的時候不用進行實例化
        # 給所有用戶推送消息（此處可以根據需要，修改爲給指定用戶進行推送消息）
        for user in cls.connect_users:
            user.write_message(message)

    # 允許WebSocket的跨域請求
    def check_origin(self, origin):
        return True

if __name__ == "__main__":
    # 調用
    wsHandler。send_demand_updates("服務端發送給客戶端的消息")

注意：示例中使用python語言，需依託tornado框架搭建後端web服務端，文章中不再說明如何搭建服務端，感興趣的小夥伴可自行嘗試。tornado內置websocket模塊，能更簡單的支持使用websocket。

6、總結

websocket提供了一種低延遲、高性能的雙向數據通信，不同與web開發的請求、處理、等待響應模式，它是客戶端、服務端因爲同一個連接直接就可以數據互傳的模式，特別適合實時數據交互的應用進行開發。

實用點：

1、websocket連接建立後，後續的數據傳輸都將以幀序列的形式傳輸；

2、在客戶端斷開websocket連接或服務端中斷連接前，不需要客戶端和服務端重新發起連接請求；

3、在海量併發、客戶端與服務器交互負載流量大的情況下，節省網絡帶寬資源的消耗，且客戶端發送與接收消息，都是在同一個持久連接上進行，實現了“真長連接”，真正的實現即時通信。

作者：京東物流 駱銅磊

來源：京東雲開發者社區 自猿其說Tech 轉載請註明來源