【WebSocket】WebSocket介绍

1.背景 

WebSocket和http协议一样是应用层的协议，都是基于tcp的。在WebSocket出现之前客户端向服务器发出请求是通过http协议实现的，而http协议有个特点是通行请求只能由客户端发起，然后服务端响应查询结果，HTTP 协议没法让服务器主动向客户端推送信息。这样如果服务器有连续的状态变化，比如新消息，客户端要获知就非常麻烦，只能通过轮询，长轮询的方式，但是这样的效率很低，消耗了不必要的服务器资源（因为必须不停发送http连接，或者http连接保持始终打开。在 HTTP1.1 协议中的 keep-alive connection 是指在一次 TCP 连接中完成多个 HTTP 请求，但是对每个请求仍然要单独发 header，所以这些方式服务器和客户端还要大量交换 httpheader，信息交换效率很低）。

2.WebSocket简介

WebSocket 协议就是可以使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，全双工的方式通信，属于服务器推送技术的一种。

3.WebSocket原理

　　WebSocket是基于C/S架构，WebSocket是由Http协议握手而来。当客户端与服务端通信，客户端首先向服务端发起http请求，而这个请求的特殊性在于客户端在http头部（header）里带了一个upgrade字段，告诉服务端它想要生成WebSocket协议，服务端收到之后给客户端一个握手的确认，回答客户端允许它对WebSocket协议的转换，一旦完成这个协商后，客户端和服务端的底层tcp连接是没有中断的，接下来客户端可以向服务端发送基于WebSocket协议的消息，这样就完成了HTTP协议向WebSocket协议的升级，而两端则继续复用HTTP底层socket的链接完成后续的通信。WebSocket传输单元是message，由于当传递很大的数据包时候，message会被切分成多个frame帧来传输，我们编程的时候无需关注底层的frame，只需要操作message。

4.WebSocket特点

（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。

如下：

ws://example.com:80/path

（7）Websocket为一次HTTP握手后，后续通讯为tcp协议的通讯方式。

5.WebSocket应用场景

　　1）心跳包。

　　2）网页即时通信：聊天应用程序仅使用WebSocket建立一次连接，便能在订阅户之间交换，发布和广播消息。它重复使用相同的WebSocket连接，用于发送和接收消息以及一对一的消息传输。

　　3）游戏应用程序：在游戏应用程序中，你可能会注意到，服务器会持续接收数据，而不会刷新用户界面。屏幕上的用户界面会自动刷新，而且不需要建立新的连接，因此在WebSocket游戏应用程序中非常有帮助。

6.WebSocket后端技术选型

　　1.nodejs：WebSocket本身主要是应用于浏览器，属于浏览器里面的一种编程，对于前端开发nodejs比较熟悉，可以使用nodejs做长链接。不过nodejs还是js，js本身特性是单线程模型，虽然可以多进程，但是推送性能有限。

　　　 2.c/c++：使用c/c++实现WebSocket，成本比较高，可能需要手动实现对WebSocket协议对封装。

　　    3.golang：编译型语言，速度快，多线程，实现并发容易，基于协程模型并发。所以开发起来比较简单，可以让我们更加专注于业务。其次有内置标准的WebSocket标准库，无需造轮子。

7.使用go语言完成WebSocket开发

　　使用go语言的 gorilla/websocket 第三方开发包来开发WebSocket 服务。

　　下载包：go get github.com/gorilla/websocket

　　利用这个开发包开发WebSocket 服务很简单，下面有个demo

package main

import (
    "net/http"
)

func wsHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    w.Write([]byte("websocket connected success!"))
}

func main() {
    http.HandleFunc("/ws",wsHandler)
    http.ListenAndServe("0.0.0.0:7777",nil)
}

　　然后运行，打开浏览器，运行成功