WebSocket 是一种网络通信协议。RFC6455 定义了它的通信标准。

HTTP 协议是一种无状态的、无连接的、单向的应用层协议。它采用了请求/响应模型。通信请求只能由客户端发起，服务端对请求做出应答处理。

这种通信模型有一个弊端：HTTP 协议无法实现服务器主动向客户端发起消息。

WebSocket 连接允许客户端和服务器之间进行全双工通信，以便任一方都可以通过建立的连接将数据推送到另一端。WebSocket 只需要建立一次连接，就可以一直保持连接状态。这相比于轮询方式的不停建立连接显然效率要大大提高。

Web浏览器和服务器都必须实现 WebSockets 协议来建立和维护连接。

基于多线程或多进程的服务器无法适用于 WebSockets，因为它旨在打开连接，尽可能快地处理请求，然后关闭连接。任何实际的 WebSockets 服务器端实现都需要一个异步服务器。

WebSocket 客户端

在客户端，没有必要为 WebSockets 使用 JavaScript 库。实现 WebSockets 的 Web 浏览器将通过 WebSockets 对象公开所有必需的客户端功能（主要指支持 Html5 的浏览器）。

以下 API 用于创建 WebSocket 对象。

var Socket = new WebSocket(url, [protocol] );

以上代码中的第一个参数 url, 指定连接的 URL。第二个参数 protocol 是可选的，指定了可接受的子协议。

WebSocket 属性

以下是 WebSocket 对象的属性。假定我们使用了以上代码创建了 Socket 对象：

属性 描述
Socket.readyState 只读属性 readyState 表示连接状态，可以是以下值：0 - 表示连接尚未建立。1 - 表示连接已建立，可以进行通信。2 - 表示连接正在进行关闭。3 - 表示连接已经关闭或者连接不能打开。
Socket.bufferedAmount 只读属性 bufferedAmount 已被 send() 放入正在队列中等待传输，但是还没有发出的 UTF-8 文本字节数。

WebSocket 事件

以下是 WebSocket 对象的相关事件。假定我们使用了以上代码创建了 Socket 对象：

事件 事件处理程序 描述
open Socket.onopen 连接建立时触发
message Socket.onmessage 客户端接收服务端数据时触发
error Socket.onerror 通信发生错误时触发
close Socket.onclose 连接关闭时触发

WebSocket 方法

以下是 WebSocket 对象的相关方法。假定我们使用了以上代码创建了 Socket 对象：

方法 描述
Socket.send() 使用连接发送数据
Socket.close() 关闭连接

示例

// 初始化一个 WebSocket 对象

var ws = new WebSocket("ws://localhost:9998/echo");

// 建立 web socket 连接成功触发事件

ws.onopen = function () {

  // 使用 send() 方法发送数据

  ws.send("发送数据");

  alert("数据发送中...");

};

// 接收服务端数据时触发事件

ws.onmessage = function (evt) {

  var received_msg = evt.data;

  alert("数据已接收...");

};

// 断开 web socket 连接成功触发事件

ws.onclose = function () {

  alert("连接已关闭...");

};

WebSocket 服务端

WebSocket 在服务端的实现非常丰富。Node.js、Java、C++、Python 等多种语言都有自己的解决方案。

以下，介绍我在学习 WebSocket 过程中接触过的 WebSocket 服务端解决方案。

单聊

单聊，需要指定一个用户，才能发起一对一聊天！

项目结构如下：

./

├── one_chat.py

└── templates

    └── single_chat.html

服务器 one_chat.py

from flask import Flask,request,render_template

from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler

from gevent.pywsgi import WSGIServer

from geventwebsocket.websocket import WebSocket

import json

app = Flask(__name__)

user_dict = {}  # 空字典,用来存放用户名和发送消息

@app.route("/<username>")  # 参数为用户名

def index(username):

    # 获取请求的WebSocket对象

    user_socket = request.environ.get("wsgi.websocket") # type:WebSocket

    if user_socket:

        # 设置键值对

        # {'xiao': <geventwebsocket.websocket.WebSocket object at 0x0000020F6F6B8DB0>}

        user_dict[username] = user_socket

        print(user_dict)

    # 循环,接收消息

    while True:

        # 接收消息

        msg = user_socket.receive()

        # print(msg)

        # 反序列化数据,因为前端发送的是json

        recv_msg = json.loads(msg)

        print(recv_msg)

        # 构造数据结构

        send_msg = {

            # 消息

            "msg": recv_msg.get("msg"),

            # 来自于哪个用户

            "from_user": username,

        }

        # 获取聊天对象的名字

        to_user = user_dict.get(recv_msg.get("to_user"))

        # 发送数据

        to_user.send(json.dumps(send_msg))

@app.route("/ws")

def ws():

    return render_template("single_chat.html")

if __name__ == '__main__':

    # 创建一个WebSocket服务器

    http_serv = WSGIServer(("0.0.0.0",5000),app,handler_class=WebSocketHandler)

    # 开始监听HTTP请求

    http_serv.serve_forever()

    # app.run("0.0.0.0", 5000, debug=True)

客户端

single_chat.html

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Title</title>

</head>

<body>

你的昵称：<input type="text" id="nickname">

<button onclick="connws()">连接服务器</button>

<br>

与谁说话：<input type="text" id="sender">

<br>

发送消息：<input type="text" id="talk">

<button onclick="send_msg()">发送信息</button><br/><br/>

<div style="width: 500px;height: 100%;border: 1px red solid;" id="text">

</div>

</body>

<script type="application/javascript">

    var user_name = null;  //用户名

    var ws = null;  //WebSocket 对象,默认设置为空

    //连接ws

    function connws() {

        //获取输入框中的用户名

        user_name = document.getElementById("nickname").value;

        //创建 WebSocket 对象

        ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:5000/" + user_name);

        //客户端接收服务端数据时触发

        ws.onmessage = function (data) {

            // 反序列化接收数据

            var recv_msg = JSON.parse(data.data);

            console.log(recv_msg);

            // 执行自定义函数createDiv,传入2个参数

            createDiv(recv_msg.from_user, recv_msg.msg);

        };

    }

    function send_msg() {

        // 获取输入框的发送消息

        var talk = document.getElementById("talk").value;

        // 获取输入框的聊天对象

        var sender = document.getElementById("sender").value;

        // 执行自定义函数createDiv

        createDiv("w", talk);

        // 构造发送数据对象

        send_str = {

            msg:talk,  //消息

            to_user:sender, //对方

        };

        //使用连接发送数据，序列化对象

        ws.send(JSON.stringify(send_str));

    };

    //显示聊天信息

    function createDiv(self, content) {

        // 创建div标签

        var divtag = document.createElement("div");

        //定义格式

        var who = self + " : ";

        // 判断参数为w时

        if (self == "w") {

            // 替换字符串

            who = "我 : "

        }

        // 修改显示框的text属性

        divtag.innerText = who + content;

        // 获取显示框

        var text = document.getElementById("text");

        // appendChild() 方法向节点添加最后一个子节点

        // 添加一个div标签

        text.appendChild(divtag);

    }

</script>

</html>

效果如下：

 初期轮询：

    QQ 联众 软件不断的循环访问服务器问它有没有给我发送的消息

    优点：响应及时

    缺点：浪费CPU资源，浪费带宽

 长轮询：

    当客户端发起询问，服务器说你等着1分钟之后，你再来问我

    断开再次发起连接，服务器帮你轮询

    优点：响应及时

    缺点：用户一旦形成规模，服务器消耗是致命的

 新的协议 websocket

    规定了一个数据格式

    收发数据

    该收就收

    该发就发

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