【计算机网络】 7、websocket 概念、sdk、实现

一、背景

已经有了 http 协议，为什么还需要 websocket 协议呢？是因为 http 只是单向的，client 向 server 获取消息。但若 server 本身有连续状态变化时，client 很难感知，此时就有如下两种解决方案：

• client 轮训：很浪费资源（需不断打开+关闭连接），不及时
• websocket 协议

二、简介

websocket 协议在 2008 年产生，2011 年成为国际标准，所有浏览器都支持了。是 server push 技术 之一

其特点包括：

• 建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。
  

• 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。

  • WebSocket协议是独立的基于TCP的协议。他和HTTP的唯一关系是建立连接的握手操作的升级请求是基于HTTP服务器的。
  • WebSocket默认使用80端口进行连接，而基于TLS（RFC2818）的WebSocket连接是基于443端口的。

• 数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。

• 可以发送文本，也可以发送二进制数据。

• 没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。

• 协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。ws://example.com:80/some/path

三、client

可在 这里 在线运行如下client 示例：

var ws = new WebSocket("wss://echo.websocket.org");ws.onopen = function(evt) { console.log("Connection open ..."); ws.send("Hello WebSockets!");
};ws.onmessage = function(evt) {console.log( "Received Message: " + evt.data);ws.close();
};ws.onclose = function(evt) {console.log("Connection closed.");
};

3.1 ws 构造函数

执行如下即会使 client 就会与 server 进行连接，ws 对象的 API 详见

var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');

3.2 ws.readyState

返回实例对象的当前状态，共有四种。

• CONNECTING：值为0，表示正在连接。
• OPEN：值为1，表示连接成功，可以通信了。
• CLOSING：值为2，表示连接正在关闭。
• CLOSED：值为3，表示连接已经关闭，或者打开连接失败。

下面是一个示例：

switch (ws.readyState) {case WebSocket.CONNECTING:// do somethingbreak;case WebSocket.OPEN:// do somethingbreak;case WebSocket.CLOSING:// do somethingbreak;case WebSocket.CLOSED:// do somethingbreak;default:// this never happensbreak;
}

3.3 ws.onopen

指定连接成功后的回调函数：

ws.onopen = function () {ws.send('Hello Server!');
}

如果要指定多个回调函数，可以使用 addEventListener()：

ws.addEventListener('open', function (event) {ws.send('Hello Server, i am callback func1!');
});
ws.addEventListener('open', function (event) {ws.send('Hello Server, i am callback func 2!');
});

3.4 ws.onclose

指定连接关闭后的回调函数：

ws.onclose = function(event) {var code = event.code;var reason = event.reason;var wasClean = event.wasClean;// handle close event
};ws.addEventListener("close", function(event) {var code = event.code;var reason = event.reason;var wasClean = event.wasClean;// handle close event
});

3.5 ws.onmessage

ws.onmessage = function(event) {var data = event.data;// 处理数据
};
ws.addEventListener("message", function(event) {var data = event.data;// 处理数据
});

注意，服务器数据可能是文本，也可能是二进制数据（blob对象或Arraybuffer对象）。

ws.onmessage = function(event){if(typeof event.data === String) {console.log("Received data string");}if(event.data instanceof ArrayBuffer){var buffer = event.data;console.log("Received arraybuffer");}
}

3.6 ws.send

向 server 发数据

// 发文本
ws.send('your message');// 发 Blob 对象
var file = document.querySelector('input[type="file"]').files[0];
ws.send(file);// 发 ArrayBuffer 对象
// Sending canvas ImageData as ArrayBuffer
var img = canvas_context.getImageData(0, 0, 400, 320);
var binary = new Uint8Array(img.data.length);
for (var i = 0; i < img.data.length; i++) {binary[i] = img.data[i];
}
ws.send(binary.buffer);

3.7 ws.bufferedAmount

表示还有多少字节的二进制数据没有发送出去。它可以用来判断发送是否结束。

var data = new ArrayBuffer(10000000);
socket.send(data);if (socket.bufferedAmount === 0) {// 发送完毕
} else {// 发送还没结束
}

3.8 ws.onerror

报错时的回调函数

socket.onerror = function(event) {// handle error event
};
socket.addEventListener("error", function(event) {// handle error event
});

四、server

4.1 go

gorilla/websocket 库文档

package mainimport ("fmt""github.com/gorilla/websocket""log""net/http"
)func main() {fmt.Println("Hello World")setupRoutes()log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))
}func setupRoutes() {http.HandleFunc("/", homePage)http.HandleFunc("/ws", wsEndpoint)
}func homePage(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {fmt.Fprintf(w, "Home Page")
}func wsEndpoint(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {// We'll need to define an Upgrader, this will require a Read and Write buffer sizevar upgrader = websocket.Upgrader{ReadBufferSize:  1024,WriteBufferSize: 1024,}upgrader.CheckOrigin = func(r *http.Request) bool { return true } // 允许跨域// upgrade this connection to a WebSocket connectionws, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)if err != nil {log.Println(err)}log.Println("Client Connected")err = ws.WriteMessage(1, []byte("Hi Client!"))if err != nil {log.Println(err)}reader(ws)
}// listen indefinitely for new messages coming through on our WebSocket connection
func reader(conn *websocket.Conn) {for {// read in a messagemessageType, p, err := conn.ReadMessage()if err != nil {log.Println(err)return}// print out that message for clarityfmt.Println(string(p))if err := conn.WriteMessage(messageType, p); err != nil {log.Println(err)return}}
}

4.1.1 apifox client

首先建立连接

然后发送数据，也可同时接收数据：

实际请求如下：

server 端打印日志如下：

4.1.2 js client

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8" /><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge" /><title>Go WebSocket Tutorial</title></head><body><h2>Hello World</h2><script>let socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8080/ws");console.log("Attempting Connection...");socket.onopen = () => {console.log("Successfully Connected");socket.send("Hi From the Client!")};socket.onclose = event => {console.log("Socket Closed Connection: ", event);socket.send("Client Closed!")};socket.onerror = error => {console.log("Socket Error: ", error);};</script></body>
</html>

在 F12 可看到 日志和 ws 收发记录：

五、范式

websocket 连接的建立是纯技术的，但如何约定 client 和 server 交互则是系统设计范畴。

• 可设计「物品提供商」的概念。其提供 goods interface{}，可以上架。用户可以实现自己的 goods（如 apple、orange…)。
• 维护 ledger（账本）记录各 订阅者需要的 goods，当收到消息时分发给各 subscribers。
• 提供订阅、取消订阅、查看订阅内容的接口
• 提供定制各 goods 如何被个性化处理

todo：websocket 订阅设计的源码实现

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