PHP WebSocket：技术解析与实用指南

本文旨在帮助初学者掌握在PHP中使用WebSocket的关键概念和技术。我们将深入讨论从建立连接、绑定到监听等各方面的操作，并提供易于理解和实践的指导。

一、socket协议的简介

WebSocket是什么，有什么优点

WebSocket是一个持久化的协议，这是相对于http非持久化来说的。

举个简单的例子

HTTP/1.0和HTTP/1.1协议在每次请求-响应周期中都需要建立和关闭连接，这在实时通信场景下效率较低。虽然HTTP/1.1引入了持久连接（keep-alive），但仍然存在着单向通信的限制，服务器无法主动向客户端推送数据，这对于实时通信是不利的。

相比之下，WebSocket协议通过建立一次握手连接后，可以实现持久化连接，并且支持全双工通信。这意味着服务器和客户端之间可以在同一个连接上双向发送数据，服务器可以主动向客户端推送消息，从而实现了实时通信的要求。

通过使用WebSocket，开发者可以建立一个稳定的、低延迟的双向通信通道，适用于需要实时交互和推送消息的应用场景，比如在线聊天、实时数据更新等。

二、介绍client与server之间的socket连接原理

client与server之间的Socket连接原理是建立在TCP/IP协议栈之上的。在介绍Socket连接原理之前，我们先来理解一下Socket的概念：

Socket是应用层与传输层之间的接口，它允许应用程序通过网络进行通信。在TCP/IP协议中，Socket是通过IP地址和端口号来唯一标识的。

下面是client与server之间Socket连接的简要原理：

1. 建立连接（Connection Establishment）：
   客户端（client）向服务器（server）发起连接请求。客户端需要知道服务器的IP地址和端口号。
   服务器在指定端口上监听（listen）传入的连接请求。
   服务器接受连接请求，创建一个新的套接字（socket），用于与客户端通信。
   一旦连接建立成功，客户端和服务器之间就可以通过各自的套接字进行数据交换。

2. 数据传输（Data Transfer）：
   一旦连接建立，客户端和服务器可以通过各自的套接字发送和接收数据。
   数据通过套接字的读取和写入操作进行传输，使用TCP协议确保可靠的数据传输。

3. 关闭连接（Connection Termination）：
   当通信结束或者需要关闭连接时，客户端或服务器可以发起关闭连接的请求。
   发起关闭连接的一方发送一个终止连接的请求，另一方确认，并且双方的套接字被关闭。

Socket连接的建立和维护是通过TCP协议来实现的，它提供了可靠的、全双工的数据传输通道，使得客户端和服务器能够进行双向通信。在实际应用中，开发者需要使用编程语言提供的Socket API来实现Socket连接，这样就可以在应用程序中创建、管理和控制Socket连接，实现数据的发送和接收。

socket建立连接原理图

三、PHP中建立socket的过程讲解

1、在PHP中，client与server之间建立socket通信，首先在PHP中创建socket并监听端口信息，代码如下：

//传相应的IP与端口进行创建socket操作
function WebSocket($address,$port){$server = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);socket_set_option($server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);//1表示接受所有的数据包socket_bind($server, $address, $port);socket_listen($server);return $server;
}

2、设计一个循环挂起WebSocket通道，进行数据的接收、处理和发送

//对创建的socket循环进行监听，处理数据
function run(){//死循环，直到socket断开while(true){$changes=$this->sockets;$write=NULL;$except=NULL;/*//这个函数是同时接受多个连接的关键，我的理解它是为了阻塞程序继续往下执行。socket_select ($sockets, $write = NULL, $except = NULL, NULL);$sockets可以理解为一个数组，这个数组中存放的是文件描述符。当它有变化（就是有新消息到或者有客户端连接/断开）时，socket_select函数才会返回，继续往下执行。$write是监听是否有客户端写数据，传入NULL是不关心是否有写变化。$except是$sockets里面要被排除的元素，传入NULL是”监听”全部。最后一个参数是超时时间如果为0：则立即结束如果为n>1: 则最多在n秒后结束，如遇某一个连接有新动态，则提前返回如果为null：如遇某一个连接有新动态，则返回*/socket_select($changes,$write,$except,NULL);foreach($changes as $sock){//如果有新的client连接进来，则if($sock==$this->master){//接受一个socket连接$client=socket_accept($this->master);//给新连接进来的socket一个唯一的ID$key=uniqid();$this->sockets[]=$client;  //将新连接进来的socket存进连接池$this->users[$key]=array('socket'=>$client,  //记录新连接进来client的socket信息'shou'=>false       //标志该socket资源没有完成握手);//否则1.为client断开socket连接，2.client发送信息}else{$len=0;$buffer='';//读取该socket的信息，注意：第二个参数是引用传参即接收数据，第三个参数是接收数据的长度do{$l=socket_recv($sock,$buf,1000,0);$len+=$l;$buffer.=$buf;}while($l==1000);//根据socket在user池里面查找相应的$k,即健ID$k=$this->search($sock);//如果接收的信息长度小于7，则该client的socket为断开连接if($len<7){//给该client的socket进行断开操作，并在$this->sockets和$this->users里面进行删除$this->send2($k);continue;}//判断该socket是否已经握手if(!$this->users[$k]['shou']){//如果没有握手，则进行握手处理$this->woshou($k,$buffer);}else{//走到这里就是该client发送信息了，对接受到的信息进行uncode处理$buffer = $this->uncode($buffer,$k);if($buffer==false){continue;}//如果不为空，则进行消息推送操作$this->send($k,$buffer);}}}}}

3、以上服务器端完成的WebSocket的前期工作后，就等着client连接进行，client创建WebSocket很简单，代码如下：

var ws = new WebSocket("ws://IP:端口");
//握手监听函数
ws.onopen=function(){//状态为1证明握手成功，然后把client自定义的名字发送过去if(so.readyState==1){//握手成功后对服务器发送信息so.send('type=add&ming='+n);}
}
//错误返回信息函数
ws.onerror = function(){console.log("error");
};
//监听服务器端推送的消息
ws.onmessage = function (msg){console.log(msg);
}//断开WebSocket连接
ws.onclose = function(){ws = false;
}

四、聊天室实例代码

1、PHP部分

<?php
error_reporting(E_ALL ^ E_NOTICE);
ob_implicit_flush();//地址与接口，即创建socket时需要服务器的IP和端口
$sk=new Sock('127.0.0.1',8000);//对创建的socket循环进行监听，处理数据
$sk->run();//下面是sock类
class Sock{public $sockets; //socket的连接池，即client连接进来的socket标志public $users;   //所有client连接进来的信息，包括socket、client名字等public $master;  //socket的resource，即前期初始化socket时返回的socket资源private $sda=array();   //已接收的数据private $slen=array();  //数据总长度private $sjen=array();  //接收数据的长度private $ar=array();    //加密keyprivate $n=array();public function __construct($address, $port){//创建socket并把保存socket资源在$this->master$this->master=$this->WebSocket($address, $port);//创建socket连接池$this->sockets=array($this->master);}//对创建的socket循环进行监听，处理数据function run(){//死循环，直到socket断开while(true){$changes=$this->sockets;$write=NULL;$except=NULL;/*//这个函数是同时接受多个连接的关键，我的理解它是为了阻塞程序继续往下执行。socket_select ($sockets, $write = NULL, $except = NULL, NULL);$sockets可以理解为一个数组，这个数组中存放的是文件描述符。当它有变化（就是有新消息到或者有客户端连接/断开）时，socket_select函数才会返回，继续往下执行。$write是监听是否有客户端写数据，传入NULL是不关心是否有写变化。$except是$sockets里面要被排除的元素，传入NULL是”监听”全部。最后一个参数是超时时间如果为0：则立即结束如果为n>1: 则最多在n秒后结束，如遇某一个连接有新动态，则提前返回如果为null：如遇某一个连接有新动态，则返回*/socket_select($changes,$write,$except,NULL);foreach($changes as $sock){//如果有新的client连接进来，则if($sock==$this->master){//接受一个socket连接$client=socket_accept($this->master);//给新连接进来的socket一个唯一的ID$key=uniqid();$this->sockets[]=$client;  //将新连接进来的socket存进连接池$this->users[$key]=array('socket'=>$client,  //记录新连接进来client的socket信息'shou'=>false       //标志该socket资源没有完成握手);//否则1.为client断开socket连接，2.client发送信息}else{$len=0;$buffer='';//读取该socket的信息，注意：第二个参数是引用传参即接收数据，第三个参数是接收数据的长度do{$l=socket_recv($sock,$buf,1000,0);$len+=$l;$buffer.=$buf;}while($l==1000);//根据socket在user池里面查找相应的$k,即健ID$k=$this->search($sock);//如果接收的信息长度小于7，则该client的socket为断开连接if($len<7){//给该client的socket进行断开操作，并在$this->sockets和$this->users里面进行删除$this->send2($k);continue;}//判断该socket是否已经握手if(!$this->users[$k]['shou']){//如果没有握手，则进行握手处理$this->woshou($k,$buffer);}else{//走到这里就是该client发送信息了，对接受到的信息进行uncode处理$buffer = $this->uncode($buffer,$k);if($buffer==false){continue;}//如果不为空，则进行消息推送操作$this->send($k,$buffer);}}}}}//指定关闭$k对应的socketfunction close($k){//断开相应socketsocket_close($this->users[$k]['socket']);//删除相应的user信息unset($this->users[$k]);//重新定义sockets连接池$this->sockets=array($this->master);foreach($this->users as $v){$this->sockets[]=$v['socket'];}//输出日志$this->e("key:$k close");}//根据sock在users里面查找相应的$kfunction search($sock){foreach ($this->users as $k=>$v){if($sock==$v['socket'])return $k;}return false;}//传相应的IP与端口进行创建socket操作function WebSocket($address,$port){$server = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);socket_set_option($server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);//1表示接受所有的数据包socket_bind($server, $address, $port);socket_listen($server);$this->e('Server Started : '.date('Y-m-d H:i:s'));$this->e('Listening on   : '.$address.' port '.$port);return $server;}/** 函数说明：对client的请求进行回应，即握手操作* @$k clien的socket对应的健，即每个用户有唯一$k并对应socket* @$buffer 接收client请求的所有信息*/function woshou($k,$buffer){//截取Sec-WebSocket-Key的值并加密，其中$key后面的一部分258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11字符串应该是固定的$buf  = substr($buffer,strpos($buffer,'Sec-WebSocket-Key:')+18);$key  = trim(substr($buf,0,strpos($buf,"\r\n")));$new_key = base64_encode(sha1($key."258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11",true));//按照协议组合信息进行返回$new_message = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n";$new_message .= "Upgrade: websocket\r\n";$new_message .= "Sec-WebSocket-Version: 13\r\n";$new_message .= "Connection: Upgrade\r\n";$new_message .= "Sec-WebSocket-Accept: " . $new_key . "\r\n\r\n";socket_write($this->users[$k]['socket'],$new_message,strlen($new_message));//对已经握手的client做标志$this->users[$k]['shou']=true;return true;}//解码函数function uncode($str,$key){$mask = array(); $data = ''; $msg = unpack('H*',$str);$head = substr($msg[1],0,2); if ($head == '81' && !isset($this->slen[$key])) { $len=substr($msg[1],2,2);$len=hexdec($len);//把十六进制的转换为十进制if(substr($msg[1],2,2)=='fe'){$len=substr($msg[1],4,4);$len=hexdec($len);$msg[1]=substr($msg[1],4);}else if(substr($msg[1],2,2)=='ff'){$len=substr($msg[1],4,16);$len=hexdec($len);$msg[1]=substr($msg[1],16);}$mask[] = hexdec(substr($msg[1],4,2)); $mask[] = hexdec(substr($msg[1],6,2)); $mask[] = hexdec(substr($msg[1],8,2)); $mask[] = hexdec(substr($msg[1],10,2));$s = 12;$n=0;}else if($this->slen[$key] > 0){$len=$this->slen[$key];$mask=$this->ar[$key];$n=$this->n[$key];$s = 0;}$e = strlen($msg[1])-2;for ($i=$s; $i<= $e; $i+= 2) { $data .= chr($mask[$n%4]^hexdec(substr($msg[1],$i,2))); $n++; } $dlen=strlen($data);if($len > 255 && $len > $dlen+intval($this->sjen[$key])){$this->ar[$key]=$mask;$this->slen[$key]=$len;$this->sjen[$key]=$dlen+intval($this->sjen[$key]);$this->sda[$key]=$this->sda[$key].$data;$this->n[$key]=$n;return false;}else{unset($this->ar[$key],$this->slen[$key],$this->sjen[$key],$this->n[$key]);$data=$this->sda[$key].$data;unset($this->sda[$key]);return $data;}}//与uncode相对function code($msg){$frame = array(); $frame[0] = '81'; $len = strlen($msg);if($len < 126){$frame[1] = $len<16?'0'.dechex($len):dechex($len);}else if($len < 65025){$s=dechex($len);$frame[1]='7e'.str_repeat('0',4-strlen($s)).$s;}else{$s=dechex($len);$frame[1]='7f'.str_repeat('0',16-strlen($s)).$s;}$frame[2] = $this->ord_hex($msg);$data = implode('',$frame); return pack("H*", $data); }function ord_hex($data)  { $msg = ''; $l = strlen($data); for ($i= 0; $i<$l; $i++) { $msg .= dechex(ord($data{$i})); } return $msg; }//用户加入或client发送信息function send($k,$msg){//将查询字符串解析到第二个参数变量中，以数组的形式保存如：parse_str("name=Bill&age=60",$arr)parse_str($msg,$g);$ar=array();if($g['type']=='add'){//第一次进入添加聊天名字，把姓名保存在相应的users里面$this->users[$k]['name']=$g['ming'];$ar['type']='add';$ar['name']=$g['ming'];$key='all';}else{//发送信息行为，其中$g['key']表示面对大家还是个人，是前段传过来的信息$ar['nrong']=$g['nr'];$key=$g['key'];}//推送信息$this->send1($k,$ar,$key);}//对新加入的client推送已经在线的clientfunction getusers(){$ar=array();foreach($this->users as $k=>$v){$ar[]=array('code'=>$k,'name'=>$v['name']);}return $ar;}//$k 发信息人的socketID $key接受人的 socketID ，根据这个socketID可以查找相应的client进行消息推送，即指定client进行发送function send1($k,$ar,$key='all'){$ar['code1']=$key;$ar['code']=$k;$ar['time']=date('m-d H:i:s');//对发送信息进行编码处理$str = $this->code(json_encode($ar));//面对大家即所有在线者发送信息if($key=='all'){$users=$this->users;//如果是add表示新加的clientif($ar['type']=='add'){$ar['type']='madd';$ar['users']=$this->getusers();        //取出所有在线者，用于显示在在线用户列表中$str1 = $this->code(json_encode($ar)); //单独对新client进行编码处理，数据不一样//对新client自己单独发送，因为有些数据是不一样的socket_write($users[$k]['socket'],$str1,strlen($str1));//上面已经对client自己单独发送的，后面就无需再次发送，故unsetunset($users[$k]);}//除了新client外，对其他client进行发送信息。数据量大时，就要考虑延时等问题了foreach($users as $v){socket_write($v['socket'],$str,strlen($str));}}else{//单独对个人发送信息，即双方聊天socket_write($this->users[$k]['socket'],$str,strlen($str));socket_write($this->users[$key]['socket'],$str,strlen($str));}}//用户退出向所用client推送信息function send2($k){$this->close($k);$ar['type']='rmove';$ar['nrong']=$k;$this->send1(false,$ar,'all');}//记录日志function e($str){//$path=dirname(__FILE__).'/log.txt';$str=$str."\n";//error_log($str,3,$path);//编码处理echo iconv('utf-8','gbk//IGNORE',$str);}
}
?>

2、client部分

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<title>HTML5 websocket 网页聊天室 javascript php</title>
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<div id="ltian"><div id="us" class="jb"></div><div id="ct"></div><a href="javascript:;" class="qp" onClick="this.parentNode.children[1].innerHTML=''">清屏</a>
</div>
<div class="rin"><button id="sd">发送</button><span><img src="http://www.yxsss.com/ui/sk/t.png" title="表情" id="imgbq"><img src="http://www.yxsss.com/ui/sk/e.png" title="上传图片"><form><input type="file" title="上传图片" id="upimg"></form></span><p><input id="nrong"></p>
</div>
<div id="ems"><p></p><p class="tc"></p></div>
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if(typeof(WebSocket)=='undefined'){alert('你的浏览器不支持 WebSocket ，推荐使用Google Chrome 或者 Mozilla Firefox'); 
}
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(function(){var key='all',mkey;var users={};var url='ws://127.0.0.1:8000';var so=false,n=false;var lus=A.$('us'),lct=A.$('ct');function st(){n=prompt('请给自己取一个响亮的名字：');n=n.substr(0,16);if(!n){return ;   }//创建socket，注意URL的格式：ws://ip:端口so=new WebSocket(url);//握手监听函数so.onopen=function(){//状态为1证明握手成功，然后把client自定义的名字发送过去if(so.readyState==1){so.send('type=add&ming='+n);}}//握手失败或者其他原因连接socket失败，则清除so对象并做相应提示操作so.onclose=function(){so=false;lct.appendChild(A.$$('<p class="c2">退出聊天室</p>'));}//数据接收监听，接收服务器推送过来的信息，返回的数据给msg，然后进行显示so.onmessage=function(msg){eval('var da='+msg.data);var obj=false,c=false;if(da.type=='add'){var obj=A.$$('<p>'+da.name+'</p>');lus.appendChild(obj);cuser(obj,da.code);obj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span>欢迎<a>'+da.name+'</a>加入</p>');c=da.code;}else if(da.type=='madd'){mkey=da.code;da.users.unshift({'code':'all','name':'大家'});for(var i=0;i<da.users.length;i++){var obj=A.$$('<p>'+da.users[i].name+'</p>');lus.appendChild(obj);if(mkey!=da.users[i].code){cuser(obj,da.users[i].code);}else{obj.className='my';document.title=da.users[i].name;}}obj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span>欢迎'+da.name+'加入</p>');users.all.className='ck';}if(obj==false){if(da.type=='rmove'){var obj=A.$$('<p class="c2"><span>['+da.time+']</span>'+users[da.nrong].innerHTML+'退出聊天室</p>');lct.appendChild(obj);users[da.nrong].del();delete users[da.nrong];}else{da.nrong=da.nrong.replace(/{\\(\d+)}/g,function(a,b){return '<img src="sk/'+b+'.gif">';}).replace(/^data\:image\/png;base64\,.{50,}$/i,function(a){return '<img src="'+a+'">';});//da.code 发信息人的codeif(da.code1==mkey){obj=A.$$('<p class="c3"><span>['+da.time+']</span><a>'+users[da.code].innerHTML+'</a>对我说：'+da.nrong+'</p>');c=da.code;}else if(da.code==mkey){if(da.code1!='all')obj=A.$$('<p class="c3"><span>['+da.time+']</span>我对<a>'+users[da.code1].innerHTML+'</a>说：'+da.nrong+'</p>');elseobj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span>我对<a>'+users[da.code1].innerHTML+'</a>说：'+da.nrong+'</p>');c=da.code1;}else if(da.code==false){obj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span>'+da.nrong+'</p>');}else if(da.code1){obj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span><a>'+users[da.code].innerHTML+'</a>对'+users[da.code1].innerHTML+'说：'+da.nrong+'</p>');c=da.code;}}}if(c){obj.children[1].onclick=function(){users[c].onclick();}}lct.appendChild(obj);lct.scrollTop=Math.max(0,lct.scrollHeight-lct.offsetHeight);}}A.$('sd').onclick=function(){if(!so){return st();}var da=A.$('nrong').value.trim();if(da==''){alert('内容不能为空');return false;  }A.$('nrong').value='';so.send('nr='+esc(da)+'&key='+key);}A.$('nrong').onkeydown=function(e){var e=e||event;if(e.keyCode==13){A.$('sd').onclick();}}function esc(da){da=da.replace(/</g,'<').replace(/>/g,'>').replace(/\"/g,'"');return encodeURIComponent(da);}function cuser(t,code){users[code]=t;t.onclick=function(){t.parentNode.children.rcss('ck','');t.rcss('','ck');key=code;}}A.$('ltian').style.height=(document.documentElement.clientHeight - 70)+'px';st();var bq=A.$('imgbq'),ems=A.$('ems');var l=80,r=4,c=5,s=0,p=Math.ceil(l/(r*c));var pt='sk/';bq.onclick=function(e){var e=e||event;if(!so){return st();}ems.style.display='block';document.onclick=function(){gb();  }ct();try{e.stopPropagation();}catch(o){}}for(var i=0;i<p;i++){var a=A.$$('<a href="javascript:;">'+(i+1)+'</a>');ems.children[1].appendChild(a);ef(a,i);}ems.children[1].children[0].className='ck';function ct(){var wz=bq.weiz();with(ems.style){top=wz.y-242+'px';left=wz.x+bq.offsetWidth-235+'px';}}function ef(t,i){t.onclick=function(e){var e=e||event;s=i*r*c;ems.children[0].innerHTML='';hh();this.parentNode.children.rcss('ck','');this.rcss('','ck');try{e.stopPropagation();}catch(o){}}}function hh(){var z=Math.min(l,s+r*c);for(var i=s;i<z;i++){var a=A.$$('<img src="'+pt+i+'.gif">');hh1(a,i);ems.children[0].appendChild(a);}ct();}function hh1(t,i){t.onclick=function(e){var e=e||event;A.$('nrong').value+='{\\'+i+'}';if(!e.ctrlKey){gb();}try{e.stopPropagation();}catch(o){}}}function gb(){ems.style.display='';A.$('nrong').focus();document.onclick='';}hh();A.on(window,'resize',function(){A.$('ltian').style.height=(document.documentElement.clientHeight - 70)+'px';ct();}) var fimg=A.$('upimg');var img=new Image();var dw=400,dh=300;A.on(fimg,'change',function(ev){if(!so){st();return false;}if(key=='all'){alert('由于资源限制 发图只能私聊');return false;  }var f=ev.target.files[0];if(f.type.match('image.*')){var r = new FileReader();r.onload = function(e){img.setAttribute('src',e.target.result);};r.readAsDataURL(f);}});img.onload=function(){ih=img.height,iw=img.width;if(iw/ih > dw/dh && iw > dw){ih=ih/iw*dw;iw=dw;}else if(ih > dh){iw=iw/ih*dh;ih=dh;}var rc = A.$$('canvas');var ct = rc.getContext('2d');rc.width=iw;rc.height=ih;ct.drawImage(img,0,0,iw,ih);var da=rc.toDataURL();so.send('nr='+esc(da)+'&key='+key);}})();
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