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前端面试灵魂提问-计网（2）

news 2025/9/18 15:51:19

1、websocket 为什么全双工?

1.1 WebSocket是什么

WebSocket 是一种通信协议，它在客户端和服务器之间建立持久的全双工连接。全双工意味着数据可以双向流动，即客户端可以向服务器发送消息，服务器也可以向客户端发送消息，而无需客户端或服务器先发起请求。

这种全双工的设计有几个优点：

实时性： 全双工通信允许双方实时地发送和接收数据，这对于实时性要求高的应用场景非常重要，比如在线聊天、在线游戏等。
减少延迟： 与传统的基于请求-响应模式的通信相比，WebSocket 的全双工通信减少了请求和响应之间的延迟。服务器和客户端可以直接推送消息而无需等待请求。
减少网络流量： 相较于轮询等方式，WebSocket 采用了更为高效的通信方式，可以减少不必要的数据传输，降低网络流量。
资源效率： WebSocket 连接是持久的，不需要频繁地断开和重新建立连接。这减少了在每次通信中都要建立连接的开销，提高了资源的利用效率。

WebSocket 是建立在 TCP 连接之上的，通过握手等机制，可以在客户端和服务器之间建立一个长期有效的连接，实现双方的实时数据传输。

1.2 WebSocket如何实现全双工

WebSocket 通过协议的握手过程、保持连接的机制以及数据帧的使用，实现了全双工通信。在前端开发中，通常会使用 WebSocket API 来处理 WebSocket 连接，而后端服务器也需要支持 WebSocket 协议。

握手过程： WebSocket 连接是通过 HTTP 协议进行握手的。客户端发送一个 HTTP 请求，包含一个包含 WebSocket 版本信息的特殊头部字段，表明希望升级为 WebSocket 连接。这个头部字段是 Upgrade，并且携带的值是 websocket。此外，还有一个 Connection 头部字段，它的值也是 Upgrade。服务器在接收到这个请求后，如果同意升级为 WebSocket 连接，就会返回一个包含一些信息的 HTTP 响应，然后连接就升级为 WebSocket。如果不同意升级为 WebSocket 连接，它会返回一个包含适当状态码的 HTTP 响应，状态码 400 Bad Request 或 403 Forbidden 会被使用，并在 Connection 头部字段中保持为 Upgrade。客户端的 WebSocket 对象会触发 close 事件。
保持连接： 握手成功后，WebSocket 连接就变成了全双工的，可以在连接保持的情况下双向传输数据。这与传统的 HTTP 请求-响应模型不同，WebSocket 连接是持久的，不需要在每次通信时都重新建立连接。
数据帧： WebSocket 使用数据帧来在客户端和服务器之间传递信息。数据帧是 WebSocket 协议中的最小数据单位，可以包含文本、二进制数据等。每个数据帧都有一个标志位，用于指示这个帧是一个消息的开始、结束，还是中间的一部分。
双向通信： 一旦 WebSocket 连接建立起来，双方可以通过发送数据帧实现双向通信。无论是客户端还是服务器，都可以随时发送消息给对方，而不需要等待对方的请求。这使得实时的、双向的通信成为可能。

1.3 前端开发使用 WebSocket API

1、创建 WebSocket 对象： 使用 new WebSocket(url) 来创建一个 WebSocket 对象，其中 url 是 WebSocket 服务器的地址。例如

const socket = new WebSocket('ws://example.com/socket');

2、定义事件处理程序： WebSocket 对象支持一系列事件，包括 open、message、error 和 close。你可以通过定义相应的事件处理程序来处理这些事件。

socket.addEventListener('open', (event) => {console.log('WebSocket连接已打开');
});socket.addEventListener('message', (event) => {console.log('接收到消息:', event.data);
});socket.addEventListener('error', (event) => {console.error('WebSocket发生错误:', event);
});socket.addEventListener('close', (event) => {console.log('WebSocket连接已关闭:', event);
});

3、发送和接收消息： 使用 send 方法向服务器发送消息，通过监听 message 事件来接收服务器发送的消息。

// 发送消息
socket.send('Hello, server!');// 接收消息已在上述的 'message' 事件处理程序中演示

发送二进制文件

// 监听连接打开事件
socket.addEventListener('open', (event) => {console.log('WebSocket 连接已打开');// 创建一个 ArrayBuffer 对象const buffer = new ArrayBuffer(16);// 使用 DataView 将数据写入 ArrayBufferconst view = new DataView(buffer);view.setInt32(0, 42);// 发送二进制数据socket.send(buffer);
});

4、关闭连接： 使用 close 方法关闭 WebSocket 连接。

// 关闭连接
socket.close();

2、 websockt同时发数据，如何保证收到的数据是当前的

在 WebSocket 中，发送多条消息并确保它们按照特定的顺序到达是一个常见的需求。WebSocket 的全双工性质允许你同时发送多条消息，但它们的顺序在接收端可能不一定按照发送的顺序到达，因为消息的发送和接收是异步的。

消息附加序列号： 在每条消息中附加一个唯一的序列号，接收端在收到消息时根据序列号对消息进行排序。在实际应用中，可以在消息中附加时间戳或序列号，以便于接收端正确排序。

let sequenceNumber = 0;function sendMessage(message) {const messageWithSequence = {sequence: sequenceNumber++,content: message};socket.send(JSON.stringify(messageWithSequence));
}

3、webscoket 和keep-alive的区别，有了 HTTP 的keep-alive为什么还要websocket

在网页加载资源时可以使用 Keep-Alive 提高效率，而在需要实时通信的功能上使用 WebSocket 提供更好的用户体验。

HTTP 协议中使用 Content-Length 头部或者 Transfer-Encoding: chunked 头部来指示消息主体的长度或者以分块方式传输。当服务器端通过这些方式告知消息的结束时，客户端就能够识别出一个请求已经结束。

WebSocket 在协议层面已经提供了消息的边界，服务器和客户端能够准确判断消息的开始和结束。

TCP 的 Keep-Alive 是在 TCP 协议层面实现的，用于检测连接是否仍然活跃。

3.1 相同点：建立持久连接

Keep-Alive:
- 目的： HTTP Keep-Alive 是一种机制，用于在单个 TCP 连接上重用多个 HTTP 请求和响应，以减少连接的建立和关闭的开销。
- 工作原理： 默认情况下，每个 HTTP 请求都会创建一个新的 TCP 连接，然后在响应完成后关闭连接。使用 Keep-Alive，可以在同一连接上发送多个请求和接收多个响应，而不必为每个请求重新建立连接。
- 适用场景： 主要用于提高 HTTP 请求的效率，减少资源消耗，特别是在需要多次请求的情况下，如加载网页上的多个资源文件。
WebSocket:
- 目的： WebSocket 是一种全双工通信协议，旨在提供实时、双向的通信能力，适用于需要低延迟、高实时性的应用场景。
- 工作原理： WebSocket 通过单个 TCP 连接实现全双工通信，连接建立后保持打开状态，允许服务器和客户端在任何时候都能发送和接收数据。
- 适用场景： 主要用于实时通信，例如在线聊天、实时协作、在线游戏等场景。相较于 HTTP，WebSocket 更适合处理频繁的双向通信需求

3.2 区别

性能： WebSocket 在处理实时通信时更为高效，因为它是一个持久连接，而且不需要在每次通信时重新建立连接。相比之下，Keep-Alive 只是在短时间内重用连接，但仍需要在每次通信时发起新的请求。
推送通知： WebSocket 更适用于服务器主动向客户端推送消息的场景，而 Keep-Alive 更适用于客户端主动向服务器发起请求的场景。
实时性： WebSocket 提供更低延迟和更高的实时性，适用于需要及时传递信息的应用。Keep-Alive 可以减少连接建立和关闭的开销，但无法提供实时的双向通信。

4、以下是 TCP 使用的一些机制来减少丢包的可能性：

序号和确认： TCP 在每个数据包上都附加一个序号，接收方在收到数据包后会发送一个确认，表明它已经成功接收了该数据包。如果发送方在一定时间内未收到确认，它会重新发送相同的数据包，确保数据的正确到达。
重传机制： 如果发送方在合理的时间内未收到确认，它会假定数据包丢失，并进行重传。这确保了即使某个数据包在传输过程中丢失，它仍然有机会重新发送。
流量控制： TCP 使用滑动窗口机制来进行流量控制，确保发送方不会发送过多的数据导致接收方无法处理。如果接收方的缓冲区已满，它可以通知发送方减缓发送速度，从而减少数据包的丢失可能性。
拥塞控制： TCP 使用拥塞控制算法来避免网络拥塞。当网络出现拥塞时，TCP 会减小发送窗口的大小，降低发送速率，以避免过多的数据包在网络中引起丢失。
超时和重试： TCP 在发送数据后会设置一个定时器，如果在规定的时间内未收到确认，就会认为数据包丢失，并触发重传机制

4.2 包丢了会怎么办？TCP 重传的条件通常由以下几个因素决定：

超时： TCP 发送数据后会设置一个定时器（称为超时时间），在等待接收方发送确认时启动。如果超过了超时时间仍未收到确认，发送方就会认为数据丢失，并触发重传机制。
收到重复的 ACK（确认）： 当发送方的某个数据包超时或者丢失时，接收方可能会收到重复的数据包（即重复的序列号）。接收方会发送一个带有已收到的最后一个连续数据包序号的 ACK 给发送方，以告知发送方某些数据包丢失了。发送方接收到这样的 ACK 后，会触发重传丢失的数据包。
快速重传： TCP 还具有一种称为“快速重传”的机制。当发送方接收到连续的三个相同的 ACK 时，它会立即重传丢失的数据包，而不必等待超时。这种情况表明接收方已经收到了后续的数据包，但中间有一个或多个数据包丢失。

什么是浏览器缓存？缓存分为什么？

浏览器缓存是一种用于临时存储和管理网络资源的机制，目的是提高网页加载性能和用户体验。通过缓存，浏览器可以避免重新下载已经获取过的资源，从而减少加载时间和减轻服务器的负担。

本地缓存（Local Cache）：
- Memory Cache（内存缓存）： 将一些临时性的数据存储在内存中，这样可以快速读取，但生命周期较短。关闭标签页或浏览器时，这些缓存数据会被清除。
- Disk Cache（磁盘缓存）： 将一些持久性的数据存储在硬盘上，生命周期较长。即使关闭浏览器，这些缓存数据也可能被保留。
网络缓存（Network Cache）：
- Service Worker Cache： 使用 Service Worker 技术，允许网站开发者自定义缓存策略，实现离线访问等高级功能。
- HTTP 缓存： 存储在浏览器的本地存储中。使用 HTTP 协议中的缓存头部，如 Cache-Control、Expires、Last-Modified、ETag 等，控制浏览器对资源的缓存策略。