实习日志30

概要

高拍仪硬件通信原理，WebSocket源码解析（JavaScript）

WebSocket 是 HTML5 开始提供的一种在单个 TCP 连接上进行全双工通讯的协议。

WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。在 WebSocket API 中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

在 WebSocket API 中，浏览器和服务器只需要做一个握手的动作，然后，浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。

现在，很多网站为了实现推送技术，所用的技术都是 Ajax 轮询。轮询是在特定的的时间间隔（如每1秒），由浏览器对服务器发出HTTP请求，然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点，即浏览器需要不断的向服务器发出请求，然而HTTP请求可能包含较长的头部，其中真正有效的数据可能只是很小的一部分，显然这样会浪费很多的带宽等资源。

HTML5 定义的 WebSocket 协议，能更好的节省服务器资源和带宽，并且能够更实时地进行通讯。

ps:本来想写sm4加密和解密算法的，但是sm3一个加密都看的我头昏昏的，就先不为难自己了，说说WebSocket的源码解析吧

源自： HTML5 WebSocket | 菜鸟教程 (runoob.com)

整体架构流程

拟人化展示从HTTP协议升级到WebSocket协议的过程：

1、发送一个GET请求
关键: Upgrade: websocket; Connection: Upgrade;
这两个就告诉服务器，我要发起websocket协议，我不是HTTP。

2、服务器收到了协议，返回一个 Switching Protocol， 这样就连接成功了。

3、接下来的通信都是websocket， 这样就很好的连接了。

源自：WebSocket建立连接的过程_websocket如何建立连接-CSDN博客

 

技术名词解释

连接请求：Connection: Upgrade;

通信消息数据：（二进制消息）

技术细节

一、建立连接：

在高拍仪初始化时建立连接

初始化，设置显示相机屏幕大小，设置自动裁剪（初始化后才能设置）

function LoadCameraDocument() {if (!window.WebSocket) {alert("浏览器不支持HTML5,请更新浏览器或者使用其它浏览器");}//console.log("LoadCameraDocument");var obj = document.getElementById("CameraCtl");Cam_ControlInit(obj, 0, 0, 600, 400);// 模拟异步硬件初始化setTimeout(function () {// 设置自动裁剪SetCameraCutMode();}, 2500); // 假设2.5秒后硬件初始化完成// 模拟异步硬件初始化setTimeout(function () {// 设置自动裁剪SetCameraCutMode();}, 5000); // 完不成再来一下
}

 连接WebSocket，初始化相机

//*************摄像头操作初始化***************
function Cam_ControlInit(documentObj, mX, mY, mwidth, mheight) {WebSocketConnect();InitCanvas(documentObj, mX, mY, mwidth, mheight);//console.log("Cam_ControlInit");
}

 设置连接地址和开启时函数，

        设置心跳检测、断线重连、获取设备数目

        完成后输出连接成功 "socket.onopen"

socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:22225");
socket.binaryType = "arraybuffer";socket.onopen = function (event) {//heartCheck.reset().start(); heartCheck();isSocketConnect = true;clearInterval(intervalId);//if (isOpenMainCamera == false)         Cam_GetDevCount();console.log("socket.onopen");};

二、发送数据：

首先要有心跳，if (isSocketConnect)

其次，创建二进制数组 var aDataArray = new Uint8Array(totalLen)

然后，消息分装

最后，发送二进制消息 socket.send(aDataArray.buffer);

示例“处理拍照逻辑发送消息逻辑”代码：

function CaptureImage(fileAddr) {if (isSocketConnect) {// var pathArray = stringToUint8Array(fileAddr);if (fileAddr == "") {var packageCount = 1;var len = 0;var pindex = 0;var totalLen = 12;var aDataArray = new Uint8Array(totalLen);aDataArray[0] = 0x77;aDataArray[1] = 0x88;aDataArray[2] = 0x10;aDataArray[3] = 0x00;aDataArray[4] = len >> 16 & 0xff;aDataArray[5] = len >> 8 & 0xff;aDataArray[6] = len & 0xff;aDataArray[7] = packageCount >> 8 & 0xff;   //包总数aDataArray[8] = packageCount & 0xff;   //包总数aDataArray[9] = 0;   //分包长度aDataArray[10] = pindex >> 8 & 0xff;   //包序号aDataArray[11] = pindex & 0xff;    //包序号console.log("pindex:" + pindex);socket.send(aDataArray.buffer);} else {var path = encodeURI(fileAddr);//console.log(path);var pathArray = stringToByte(path);var len = pathArray.length;var packageCount = 0;var tmpLen = len;while (tmpLen > 0) {tmpLen = tmpLen - 90;packageCount++;}console.log("packageCount:" + packageCount);var pindex = 0;tmpLen = len;while (tmpLen > 0) {tmpLen = tmpLen - 90;if (tmpLen > 0) {var totalLen = 90 + 12;var aDataArray = new Uint8Array(totalLen);aDataArray[0] = 0x77;aDataArray[1] = 0x88;aDataArray[2] = 0x10;aDataArray[3] = 0x00;aDataArray[4] = len >> 16 & 0xff;aDataArray[5] = len >> 8 & 0xff;aDataArray[6] = len & 0xff;aDataArray[7] = packageCount >> 8 & 0xff;   //包总数aDataArray[8] = packageCount & 0xff;   //包总数aDataArray[9] = 90;   //分包长度aDataArray[10] = pindex >> 8 & 0xff;   //包序号aDataArray[11] = pindex & 0xff;    //包序号console.log("pindex:" + pindex);for (var i = 0; i < 90; i++) {aDataArray[12 + i] = pathArray[i + pindex * 90];}socket.send(aDataArray.buffer);} else {var totalLen = 90 + tmpLen + 12;  // 此时tmpLen为负数，做加法运算var aDataArray = new Uint8Array(totalLen);aDataArray[0] = 0x77;aDataArray[1] = 0x88;aDataArray[2] = 0x10;aDataArray[3] = 0x00;aDataArray[4] = len >> 16 & 0xff;aDataArray[5] = len >> 8 & 0xff;aDataArray[6] = len & 0xff;aDataArray[7] = packageCount >> 8 & 0xff;   //包总数aDataArray[8] = packageCount & 0xff;   //包总数aDataArray[9] = 90 + tmpLen;   //分包长度aDataArray[10] = pindex >> 8 & 0xff;   //包序号aDataArray[11] = pindex & 0xff;    //包序号console.log("pindex:" + pindex);for (var i = 0; i < (90 + tmpLen); i++) {aDataArray[12 + i] = pathArray[i + pindex * 90];}socket.send(aDataArray.buffer);}pindex++;toSleep(80);}}}
}

三、响应数据：

例如：拍照时数据处理

创建onmessage方法，心跳检测必写

socket.onmessage = function (event) {// heartCheck.reset().start();      var rDataArr = new Uint8Array(event.data);if (rDataArr.length > 0) {// WebSocket心跳检测if (rDataArr[0] == 0x11 && rDataArr[1] == 0x11 && rDataArr[2] == 0x11) {console.log("socket心跳 ❤");}// 处理rDataArr数据// 省略...示例代码}}

响应数据方法：socket.onmessage = function (event) {}

示例"处理拍照结果返回响应逻辑"代码：

//拍照结果返回
if (rDataArr[2] == 0x10) {var flag;if (rDataArr[3] == 0x01) {flag = 0;var imgpathLen = rDataArr[4] * 256 + rDataArr[5];if (imgpathLen == 0) {var base64Len = rDataArr[6] * 65536 + rDataArr[7] * 256 + rDataArr[8];var imgPathStr = "";var base64Data = new Uint8Array(base64Len);for (var i = 0; i < base64Len; i++) {base64Data[i] = rDataArr[9 + imgpathLen + i];}var base64Str = Uint8ArrayToString(base64Data);GetCaptrueImgResultCB(flag, imgPathStr, base64Str);} else {var base64Len = rDataArr[6] * 65536 + rDataArr[7] * 256 + rDataArr[8];var pData = new Uint8Array(imgpathLen);for (var i = 0; i < imgpathLen; i++) {pData[i] = rDataArr[9 + i];}var str = byteToString(pData);var imgPathStr = decodeURIComponent(str);var base64Data = new Uint8Array(base64Len);for (var i = 0; i < base64Len; i++) {base64Data[i] = rDataArr[9 + imgpathLen + i];}var base64Str = Uint8ArrayToString(base64Data);GetCaptrueImgResultCB(flag, imgPathStr, base64Str);}}if (rDataArr[3] == 0x02) {flag = 2;GetCaptrueImgResultCB(flag, "", "");}}

小结

WebSocket是一种在Web浏览器和服务器之间进行全双工通信的协议，通过它可以实现实时的数据传输。建立WebSocket连接的过程包括发送一个GET请求并指定协议升级，服务器返回一个Switching Protocol响应，连接成功后即可进行WebSocket通信。在实际应用中，可以通过WebSocket发送和接收二进制消息来实现各种功能，例如拍照、传输文件等。需要注意的是，为了保持连接的稳定性，通常会实现心跳检测和断线重连功能。

1. 深入理解WebSocket协议：通过实际编码，我更深入地理解了WebSocket协议的工作原理和建立连接的过程。

2. 网络通信能力提升：通过处理WebSocket通信的逻辑，我提升了自己的网络通信能力，包括发送和接收数据的处理能力。

3. 异步编程理解：WebSocket通信通常是异步的，我巩固了如何处理异步通信，例如通过回调函数处理接收到的消息。

4. 实践经验：通过实际编写WebSocket通信相关的代码，我积累了宝贵的实践经验，可以帮助我更好地理解和应用相关知识。

5. 问题解决能力：在编写过程中可能遇到了各种问题，通过解决这些问题，我提升了自己的问题解决能力和调试技巧。