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WebSocket 教程

WebSocket 是一种网络通信协议,很多高级功能都需要它。

本文介绍 WebSocket 协议的使用方法。

一、为什么需要 WebSocket?

初次接触 WebSocket 的人,都会问同样的问题:我们已经有了 HTTP 协议,为什么还需要另一个协议?它能带来什么好处?

答案很简单,因为 HTTP 协议有一个缺陷:通信只能由客户端发起。

举例来说,我们想了解今天的天气,只能是客户端向服务器发出请求,服务器返回查询结果。HTTP 协议做不到服务器主动向客户端推送信息。

这种单向请求的特点,注定了如果服务器有连续的状态变化,客户端要获知就非常麻烦。我们只能使用"轮询":每隔一段时候,就发出一个询问,了解服务器有没有新的信息。最典型的场景就是聊天室。

轮询的效率低,非常浪费资源(因为必须不停连接,或者 HTTP 连接始终打开)。因此,工程师们一直在思考,有没有更好的方法。WebSocket 就是这样发明的。

二、简介

WebSocket 协议在2008年诞生,2011年成为国际标准。所有浏览器都已经支持了。

它的最大特点就是,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,是真正的双向平等对话,属于服务器推送技术的一种。

其他特点包括:

(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。

ws://example.com:80/some/path

三、客户端的简单示例

WebSocket 的用法相当简单。

下面是一个网页脚本的例子(点击这里看运行结果),基本上一眼就能明白。

四、客户端的 API

WebSocket 客户端的 API 如下。

4.1 WebSocket 构造函数

WebSocket 对象作为一个构造函数,用于新建 WebSocket 实例。

执行上面语句之后,客户端就会与服务器进行连接。

实例对象的所有属性和方法清单,参见这里

4.2 webSocket.readyState

readyState属性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。

4.3 webSocket.onopen

实例对象的onopen属性,用于指定连接成功后的回调函数。

如果要指定多个回调函数,可以使用addEventListener方法。

4.4 webSocket.onclose

实例对象的onclose属性,用于指定连接关闭后的回调函数。

4.5 webSocket.onmessage

实例对象的onmessage属性,用于指定收到服务器数据后的回调函数。

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)。

除了动态判断收到的数据类型,也可以使用binaryType属性,显式指定收到的二进制数据类型。

4.6 webSocket.send()

实例对象的send()方法用于向服务器发送数据。

发送文本的例子。

发送 Blob 对象的例子。

发送 ArrayBuffer 对象的例子。

4.7 webSocket.bufferedAmount

实例对象的bufferedAmount属性,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。

4.8 webSocket.onerror

实例对象的onerror属性,用于指定报错时的回调函数。

五、服务端的实现

WebSocket 服务器的实现,可以查看维基百科的列表

常用的 Node 实现有以下三种。

具体的用法请查看它们的文档,这里不详细介绍了。

六、WebSocketd

下面,我要推荐一款非常特别的 WebSocket 服务器:Websocketd

它的最大特点,就是后台脚本不限语言,标准输入(stdin)就是 WebSocket 的输入,标准输出(stdout)就是 WebSocket 的输出。

举例来说,下面是一个 Bash 脚本counter.sh

命令行下运行这个脚本,会输出1、2、3,每个值之间间隔1秒。

现在,启动websocketd,指定这个脚本作为服务。

上面的命令会启动一个 WebSocket 服务器,端口是8080。每当客户端连接这个服务器,就会执行counter.sh脚本,并将它的输出推送给客户端。

上面是客户端的 JavaScript 代码,运行之后会在控制台依次输出1、2、3。

有了它,就可以很方便地将命令行的输出,发给浏览器。

上面的命令会执行ls命令,从而将当前目录的内容,发给浏览器。使用这种方式实时监控服务器,简直是轻而易举(代码)。

更多的用法可以参考官方示例

websocketd 的实质,就是命令行的 WebSocket 代理。只要命令行可以执行的程序,都可以通过它与浏览器进行 WebSocket 通信。下面是一个 Node 实现的回声服务greeter.js

启动这个脚本的命令如下。

官方仓库还有其他各种语言的例子。

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