WebSocket 教程

WebSocket 是一种网络通信协议,很多高级功能都需要它。 ### 一、为什么需要 WebSocket? 初次接触 WebSocket 的人,都会问同样的问题:我们已经有了 HTTP 协议,为什么还需要另一个协议?它能带来什么好处? 答案很简单,因为 HTTP 协议有一个缺陷:通信只能由客户端发起。 举例来说,我们想了解今天的天气,只能是客户端向服务器发出请求,服务器返回查询结果。HTTP 协议做不到服务器主动向客户端推送信息。 这种单向请求的特点,注定了如果服务器有连续的状态变化,客户端要获知就非常麻烦。我们只能使用"轮询":每隔一段时候,就发出一个询问,了解服务器有没有新的信息。最典型的场景就是聊天室。 轮询的效率低,非常浪费资源(因为必须不停连接,或者 HTTP 连接始终打开)。因此,工程师们一直在思考,有没有更好的方法。WebSocket 就是这样发明的。 ### 二、简介 WebSocket 协议在2008年诞生,2011年成为国际标准。所有浏览器都已经支持了。 它的最大特点就是,服务器可以主动向客户端推送信息,客户端也可以主动向服务器发送信息,是真正的双向平等对话,属于服务器推送技术的一种。 ![](/uploads/article/2017/08/31/20170831103646_4234.png) 其他特点包括: (1)建立在 TCP 协议之上,服务器端的实现比较容易。 (2)与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443,并且握手阶段采用 HTTP 协议,因此握手时不容易屏蔽,能通过各种 HTTP 代理服务器。 (3)数据格式比较轻量,性能开销小,通信高效。 (4)可以发送文本,也可以发送二进制数据。 (5)没有同源限制,客户端可以与任意服务器通信。 (6)协议标识符是`ws`(如果加密,则为`wss`),服务器网址就是 URL。 ws://example.com:80/some/path ![](/uploads/article/2017/08/31/20170831103734_4790.jpg) ### 三、客户端的简单示例 WebSocket 的用法相当简单。 下面是一个网页脚本的例子(点击这里看运行结果),基本上一眼就能明白。 var ws = new WebSocket("wss://echo.websocket.org"); ws.onopen = function(evt) { console.log("Connection open ..."); ws.send("Hello WebSockets!"); }; ws.onmessage = function(evt) { console.log( "Received Message: " + evt.data); ws.close(); }; ws.onclose = function(evt) { console.log("Connection closed."); }; ### 四、客户端的 API WebSocket 客户端的 API 如下。 #### 4.1 WebSocket 构造函数 WebSocket 对象作为一个构造函数,用于新建 WebSocket 实例。 var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080'); 执行上面语句之后,客户端就会与服务器进行连接。 实例对象的所有属性和方法清单,参见这里。 #### 4.2 webSocket.readyState `readyState`属性返回实例对象的当前状态,共有四种。 CONNECTING:值为0,表示正在连接。 OPEN:值为1,表示连接成功,可以通信了。 CLOSING:值为2,表示连接正在关闭。 CLOSED:值为3,表示连接已经关闭,或者打开连接失败。 下面是一个示例。 switch (ws.readyState) { case WebSocket.CONNECTING: // do something break; case WebSocket.OPEN: // do something break; case WebSocket.CLOSING: // do something break; case WebSocket.CLOSED: // do something break; default: // this never happens break; } #### 4.3 webSocket.onopen 实例对象的`onopen`属性,用于指定连接成功后的回调函数。 ws.onopen = function () { ws.send('Hello Server!'); } 如果要指定多个回调函数,可以使用`addEventListener`方法。 ws.addEventListener('open', function (event) { ws.send('Hello Server!'); }); #### 4.4 webSocket.onclose 实例对象的`onclose`属性,用于指定连接关闭后的回调函数。 ws.onclose = function(event) { var code = event.code; var reason = event.reason; var wasClean = event.wasClean; // handle close event }; ws.addEventListener("close", function(event) { var code = event.code; var reason = event.reason; var wasClean = event.wasClean; // handle close event }); #### 4.5 webSocket.onmessage 实例对象的`onmessage`属性,用于指定收到服务器数据后的回调函数。 ws.onmessage = function(event) { var data = event.data; // 处理数据 }; ws.addEventListener("message", function(event) { var data = event.data; // 处理数据 }); 注意,服务器数据可能是文本,也可能是二进制数据(blob对象或Arraybuffer对象)。 ws.onmessage = function(event){ if(typeof event.data === String) { console.log("Received data string"); } if(event.data instanceof ArrayBuffer){ var buffer = event.data; console.log("Received arraybuffer"); } } 除了动态判断收到的数据类型,也可以使用binaryType属性,显式指定收到的二进制数据类型。 // 收到的是 blob 数据 ws.binaryType = "blob"; ws.onmessage = function(e) { console.log(e.data.size); }; // 收到的是 ArrayBuffer 数据 ws.binaryType = "arraybuffer"; ws.onmessage = function(e) { console.log(e.data.byteLength); }; #### 4.6 webSocket.send() 实例对象的send()方法用于向服务器发送数据。 发送文本的例子。 ws.send('your message'); 发送 Blob 对象的例子。 var file = document .querySelector('input[type="file"]') .files[0]; ws.send(file); 发送 ArrayBuffer 对象的例子。 // Sending canvas ImageData as ArrayBuffer var img = canvas_context.getImageData(0, 0, 400, 320); var binary = new Uint8Array(img.data.length); for (var i = 0; i < img.data.length; i++) { binary[i] = img.data[i]; } ws.send(binary.buffer); #### 4.7 webSocket.bufferedAmount 实例对象的bufferedAmount属性,表示还有多少字节的二进制数据没有发送出去。它可以用来判断发送是否结束。 #### 4.8 webSocket.onerror 实例对象的onerror属性,用于指定报错时的回调函数。 socket.onerror = function(event) { // handle error event }; socket.addEventListener("error", function(event) { // handle error event }); ### 五、服务端的实现 WebSocket 服务器的实现,可以查看维基百科的列表。 常用的 Node 实现有以下三种。 - µWebSockets - Socket.IO - WebSocket-Node ### 六、WebSocketd 下面,我要推荐一款非常特别的 WebSocket 服务器:Websocketd。 它的最大特点,就是后台脚本不限语言,标准输入(stdin)就是 WebSocket 的输入,标准输出(stdout)就是 WebSocket 的输出。 举例来说,下面是一个 Bash 脚本`counter.sh`。 #!/bin/bash echo 1 sleep 1 echo 2 sleep 1 echo 3 命令行下运行这个脚本,会输出1、2、3,每个值之间间隔1秒。 $ bash ./counter.sh 1 2 3 现在,启动`websocketd`,指定这个脚本作为服务。 $ websocketd --port=8080 bash ./counter.sh 上面的命令会启动一个 WebSocket 服务器,端口是8080。每当客户端连接这个服务器,就会执行counter.sh脚本,并将它的输出推送给客户端。 var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080/'); ws.onmessage = function(event) { console.log(event.data); }; 上面是客户端的 JavaScript 代码,运行之后会在控制台依次输出1、2、3。 有了它,就可以很方便地将命令行的输出,发给浏览器。 $ websocketd --port=8080 ls 上面的命令会执行ls命令,从而将当前目录的内容,发给浏览器。使用这种方式实时监控服务器,简直是轻而易举([代码](https://github.com/joewalnes/web-vmstats "代码"))。 更多的用法可以参考[官方示例](https://github.com/joewalnes/websocketd/tree/master/examples/bash "官方示例")。
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