websocket

WebSocket 是一种网络通信协议，旨在通过持久的、全双工（双向）通信连接实现实时数据交换。它在 Web 浏览器和服务器之间提供了一条持久的、双向的通信通道，使得数据能够实时地从服务器推送到客户端，而不需要客户端每次都发起请求。

WebSocket 的特点

1. 持久连接： WebSocket 建立连接后，客户端和服务器之间的连接保持长时间的打开状态，直到其中一方主动关闭连接。与传统的 HTTP 请求/响应模式不同，WebSocket 不需要每次通信都重新建立连接，从而减少了通信延迟和资源消耗。

2. 双向通信： WebSocket 是双向的，这意味着数据不仅可以从服务器发送到客户端，还可以从客户端发送到服务器。这对于实时应用（如即时聊天、在线游戏、股票交易等）非常重要。

3. 实时性： WebSocket 实现了低延迟的实时通信，当服务器或客户端有数据更新时，可以即时地推送到对方，无需等待请求。

4. 轻量： 在 WebSocket 协议中，头部信息非常小，通信开销比 HTTP 更低。建立连接后，客户端和服务器之间的数据交换不再需要额外的 HTTP 请求头，从而节省带宽。

5. 基于标准： WebSocket 是由 IETF（互联网工程任务组）标准化的，定义在 RFC 6455 中。

WebSocket 与传统 HTTP 的区别

特性 | HTTP | WebSocket -- | -- | -- 连接方式 | 每次请求都需要建立新的连接 | 建立一次连接后保持长时间开放 通信方向 | 客户端向服务器发起请求 | 双向通信，客户端和服务器都可以主动发送数据 数据交换方式 | 客户端发起请求，服务器响应 | 客户端和服务器可以随时互相发送消息 性能 | 每次请求都需要额外的头部信息 | 建立连接后通信开销更小，延迟更低

WebSocket 的应用场景

1. 即时通讯： WebSocket 非常适合用于即时消息传递系统，如聊天应用（比如微信、Slack、Facebook Messenger 等），因为它允许即时的双向通信。

2. 在线游戏： 许多多人在线游戏使用 WebSocket 来保持客户端与服务器之间的实时连接，以便实时传输游戏数据（如玩家位置、得分、动作等）。

3. 股票和金融交易： 对于股票行情、外汇交易、期货市场等领域的实时数据推送，WebSocket 能够提供快速的实时更新，让交易员实时获得最新的市场信息。

4. 实时监控和报警系统： WebSocket 适用于需要实时监控的应用，如实时传感器数据监控、网站分析数据更新、服务运行状态监控等。

5. 协作工具： 用于实时协作应用（如 Google Docs 或在线白板），让多个用户可以同步编辑或查看内容。

WebSocket 工作原理

WebSocket 协议的工作过程如下：

1. 握手（Handshake）： 客户端通过发起 HTTP 请求向服务器请求建立 WebSocket 连接。这个请求是一个特殊的 HTTP 请求，包含了 WebSocket 协议的标识符（Upgrade 和 Connection 头部信息）。如果服务器支持 WebSocket，它会返回一个 101 状态码，表示协议升级为 WebSocket，之后 WebSocket 连接建立成功。

   • 请求示例：

     GET /chat HTTP/1.1
     Host: example.com
     Connection: Upgrade
     Upgrade: websocket
     Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9K8bM9K3KF6gW7mow
     Sec-WebSocket-Version: 13
     

     响应示例：

     HTTP/1.1 101 Switching Protocols
     Upgrade: websocket
     Connection: Upgrade
     Sec-WebSocket-Accept: x3JJHMbDL1EzLkh9K8bM9K3KF6gW7mow
     

     数据传输： 一旦 WebSocket 连接建立，客户端和服务器之间就可以开始通过 WebSocket 协议进行数据交换。数据通过 WebSocket 帧（frame）传输，支持文本、二进制数据等多种格式。

     关闭连接： 当通信结束时，任意一方（客户端或服务器）可以发起关闭连接的请求。WebSocket 协议提供了一个优雅的关闭过程，确保数据不会丢失。

     WebSocket 与其他技术的对比

     技术	WebSocket	HTTP	Server-Sent Events (SSE)
     连接方式	持久连接，双向通信	短连接，单向请求/响应	持久连接，单向通信（服务器到客户端）
     实时性	高实时性	延迟较高（每次请求都需要重新建立连接）	比 HTTP 更实时，但仅限单向推送
     客户端支持	广泛支持（现代浏览器和客户端）	几乎所有浏览器都支持	主流浏览器支持较好
     应用场景	双向实时通信，聊天，游戏等	Web 页面的请求和响应，文件下载等	实时数据推送，通知，直播等

     既然websocket那么强大了，为什么还有有http？

     WebSocket 的优势：

     • 全双工通信： 客户端和服务器可以同时发送和接收数据，实现真正的实时通信。
     • 持久连接： 一旦建立连接，就可以保持较长时间的连接，避免频繁的连接建立和断开。
     • 低延迟： 相比 HTTP 协议，WebSocket 的延迟更低，更适合实时应用。
     • 高效： WebSocket 协议头很小，数据传输效率高。

     HTTP 的优势：

     • 成熟稳定： HTTP 协议经过多年的发展，已经非常成熟稳定，有广泛的兼容性。
     • 简单易用： HTTP 协议相对简单，容易理解和实现。
     • 广泛支持： 所有浏览器都支持 HTTP 协议，而 WebSocket 的支持程度相对较低。

     浏览器为什么不只使用 WebSocket？

     • 兼容性问题： 虽然 WebSocket 已经得到了广泛支持，但不同浏览器对 WebSocket 的实现可能存在差异，需要考虑兼容性问题。
     • HTTP 的优势： 在一些场景下，HTTP 的简单性和成熟性仍然具有优势，例如传统的请求-响应模式。
     • WebSocket 的复杂性： WebSocket 的实现相对复杂，需要考虑连接管理、数据帧格式、错误处理等问题。

     浏览器如何结合 HTTP 和 WebSocket？

     • HTTP 用于建立连接： 浏览器通常使用 HTTP 协议来建立 WebSocket 连接，通过 HTTP 的 Upgrade 机制将连接升级为 WebSocket 连接。
     • WebSocket 用于实时通信： 一旦建立 WebSocket 连接，就可以进行实时通信，实现诸如聊天、实时数据更新等功能。
     • HTTP 用于传输静态资源： 浏览器仍然使用 HTTP 协议来获取 HTML、CSS、JavaScript 等静态资源。

     总结

     WebSocket 和 HTTP 各有优缺点，浏览器将两者结合使用，可以更好地满足不同的应用需求。在选择使用哪种协议时，需要根据具体的应用场景进行权衡。

     什么时候使用 WebSocket？

     • 需要实时双向通信的应用，例如在线聊天、实时数据可视化等。
     • 需要低延迟、高性能的通信。
     • 需要建立长连接，避免频繁的连接建立和断开。

     什么时候使用 HTTP？

     • 请求-响应模式的应用。
     • 传输静态资源。
     • 对兼容性要求较高，或者需要支持老旧浏览器。

     总之，WebSocket 和 HTTP 是互补得，而不是对立的。在实际开发中，应该根据具体需求选择合适的协议，或者将两者结合起来使用。