记录--WebSocket 原理

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）。

在 WebSocket 协议出现以前，创建一个和服务端进双通道通信的 web 应用，需要依赖HTTP协议，进行不停的轮询，这会导致一些问题：

• 服务端被迫维持来自每个客户端的大量不同的连接
• 大量的轮询请求会造成高开销，比如会带上多余的header，造成了无用的数据传输。

http协议本身是没有持久通信能力的，但是我们在实际的应用中，是很需要这种能力的，所以，为了解决这些问题，WebSocket协议由此而生，于2011年被IETF定为标准RFC6455，并被RFC7936所补充规范。

并且在HTML5标准中增加了有关WebSocket协议的相关api，所以只要实现了HTML5标准的客户端，就可以与支持WebSocket协议的服务器进行全双工的持久通信了。

WebSocket 与 HTTP 的区别

WebSocket 与 HTTP的关系图：

相同点：都是一样基于TCP的，都是可靠性传输协议。都是应用层协议。

联系：WebSocket在建立握手时，数据是通过HTTP传输的。但是建立之后，在真正传输时候是不需要HTTP协议的。

下面一张图说明了 HTTP 与 WebSocket 的主要区别：

1、WebSocket是双向通信协议，模拟Socket协议，可以双向发送或接受信息，而HTTP是单向的； 2、WebSocket是需要浏览器和服务器握手进行建立连接的，而http是浏览器发起向服务器的连接。

注意：虽然HTTP/2也具备服务器推送功能，但HTTP/2 只能推送静态资源，无法推送指定的信息。

二、WebSocket协议的原理

与http协议一样，WebSocket协议也需要通过已建立的TCP连接来传输数据。具体实现上是通过http协议建立通道，然后在此基础上用真正的WebSocket协议进行通信，所以WebSocket协议和http协议是有一定的交叉关系的。

首先，WebSocket 是一个持久化的协议，相对于 HTTP 这种非持久的协议来说。简单的举个例子吧，用目前应用比较广泛的 PHP 生命周期来解释。

HTTP 的生命周期通过 Request 来界定，也就是一个 Request 一个 Response ，那么在 HTTP1.0 中，这次 HTTP 请求就结束了。

在 HTTP1.1 中进行了改进，使得有一个 keep-alive，也就是说，在一个 HTTP 连接中，可以发送多个 Request，接收多个 Response。但是请记住 Request = Response， 在 HTTP 中永远是这样，也就是说一个 Request 只能有一个 Response。而且这个 Response 也是被动的，不能主动发起。

首先 WebSocket 是基于 HTTP 协议的，或者说借用了 HTTP 协议来完成一部分握手。

首先我们来看个典型的 WebSocket 握手

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com

依然是固定的，告诉客户端即将升级的是 WebSocket 协议，而不是 mozillasocket，lurnarsocket 或者 shitsocket。

然后， Sec-WebSocket-Accept 这个则是经过服务器确认，并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key 。 服务器：好啦好啦，知道啦，给你看我的 ID CARD 来证明行了吧。

后面的， Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。

至此，HTTP 已经完成它所有工作了，接下来就是完全按照 WebSocket 协议进行了。

总结，WebSocket连接的过程是：

首先，客户端发起http请求，经过3次握手后，建立起TCP连接；http请求里存放WebSocket支持的版本号等信息，如：Upgrade、Connection、WebSocket-Version等；

然后，服务器收到客户端的握手请求后，同样采用HTTP协议回馈数据；

最后，客户端收到连接成功的消息后，开始借助于TCP传输信道进行全双工通信。

三、Websocket的优缺点

优点：

• WebSocket协议一旦建议后，互相沟通所消耗的请求头是很小的
• 服务器可以向客户端推送消息了

缺点：

• 少部分浏览器不支持，浏览器支持的程度与方式有区别（IE10）

ws.close();

针对websocket断线我们来分析一下，

• 断线的可能原因1：websocket超时没有消息自动断开连接，应对措施：

  这时候我们就需要知道服务端设置的超时时长是多少，在小于超时时间内发送心跳包，有2中方案:一种是客户端主动发送上行心跳包，另一种方案是服务端主动发送下行心跳包。

  下面主要讲一下客户端也就是前端如何实现心跳包：

  首先了解一下心跳包机制

  跳包之所以叫心跳包是因为：它像心跳一样每隔固定时间发一次，以此来告诉服务器，这个客户端还活着。事实上这是为了保持长连接，至于这个包的内容，是没有什么特别规定的，不过一般都是很小的包，或者只包含包头的一个空包。

  在TCP的机制里面，本身是存在有心跳包的机制的，也就是TCP的选项：SO_KEEPALIVE。系统默认是设置的2小时的心跳频率。但是它检查不到机器断电、网线拔出、防火墙这些断线。而且逻辑层处理断线可能也不是那么好处理。一般，如果只是用于保活还是可以的。

  心跳包一般来说都是在逻辑层发送空的echo包来实现的。下一个定时器，在一定时间间隔下发送一个空包给客户端，然后客户端反馈一个同样的空包回来，服务器如果在一定时间内收不到客户端发送过来的反馈包，那就只有认定说掉线了。

  在长连接下，有可能很长一段时间都没有数据往来。理论上说，这个连接是一直保持连接的，但是实际情况中，如果中间节点出现什么故障是难以知道的。更要命的是，有的节点(防火墙)会自动把一定时间之内没有数据交互的连接给断掉。在这个时候，就需要我们的心跳包了，用于维持长连接，保活。

  心跳检测步骤：

  1. 客户端每隔一个时间间隔发生一个探测包给服务器
  2. 客户端发包时启动一个超时定时器
  3. 服务器端接收到检测包，应该回应一个包
  4. 如果客户机收到服务器的应答包，则说明服务器正常，删除超时定时器
  5. 如果客户端的超时定时器超时，依然没有收到应答包，则说明服务器挂了

// 前端解决方案：心跳检测
var heartCheck = {
timeout: 30000, //30秒发一次心跳
timeoutObj: null,
serverTimeoutObj: null,
reset: function(){
clearTimeout(this.timeoutObj);
clearTimeout(this.serverTimeoutObj);
return this;
},
start: function(){
var self = this;
this.timeoutObj = setTimeout(function(){
//这里发送一个心跳，后端收到后，返回一个心跳消息，
//onmessage拿到返回的心跳就说明连接正常
ws.send("ping");
console.log("ping!")
self.serverTimeoutObj = setTimeout(function(){//如果超过一定时间还没重置，说明后端主动断开了
ws.close(); //如果onclose会执行reconnect，我们执行ws.close()就行了.如果直接执行reconnect 会触发onclose导致重连两次
}, self.timeout);
}, this.timeout);
}
}

断线的可能原因2：websocket异常包括服务端出现中断，交互切屏等等客户端异常中断等等

当若服务端宕机了，客户端怎么做、服务端再次上线时怎么做？

客户端则需要断开连接，通过onclose 关闭连接，服务端再次上线时则需要清除之间存的数据，若不清除 则会造成只要请求到服务端的都会被视为离线。

针对这种异常的中断解决方案就是处理重连，下面我们给出的重连方案是使用js库处理：引入reconnecting-websocket.min.js，ws建立链接方法使用js库api方法：

var ws = new ReconnectingWebSocket(url);
// 断线重连：
reconnectSocket(){
if ('ws' in window) {
ws = new ReconnectingWebSocket(url);
} else if ('MozWebSocket' in window) {
ws = new MozWebSocket(url);
} else {
ws = new SockJS(url);
}
}

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https://juejin.cn/post/7020964728386093093