WebSocket的原理，以及和Http的关系

 

1、WebSocket是HTML5中的协议，支持持久链接；而Http协议不支持持久链接。

首先HTMl5指的是一系列新的API,或者说新规范，新技术。WebSocket是HTML5中新协议、新API.

Http协议自己只有1.0和1.1，也就是所谓的Keep-alive，把多个Http请求合并为一个。

 

2、WebSocket是什么样的协议，具体有什么优势。

首先，相对于Http这种非持久的协议来讲，WebSocket是一种持久化的协议。

举例说明：

（1）Http的生命周期经过Request来界定，也就是Request一个Response，那么在Http1.0协议中，此次Http请求就结束了。

在Http1.1中进行了改进，是的有一个Keep-alive，也就是说，在一个Http链接中，能够发送多个Request，接收多个Response。

可是必须记住，在Http中一个Request只能对应有一个Response，并且这个Response是被动的，不能主动发起。

（2）WebSocket是基于Http协议的，或者说借用了Http协议来完成一部分握手，在握手阶段与Http是相同的。

首先咱们来看个典型的Websocket握手（借用Wikipedia的。。）

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com

熟悉HTTP的童鞋可能发现了，这段相似HTTP协议的握手请求中，多了几个东西。
我会顺便讲解下做用。

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

这个就是Websocket的核心了，告诉Apache、Nginx等服务器： 注意啦，窝发起的是Websocket协议，快点帮我找到对应的助理处理~不是那个老土的HTTP。

Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

首先，Sec-WebSocket-Key 是一个Base64 encode的值，这个是浏览器随机生成的，告诉服务器： 泥煤，不要忽悠窝，我要验证尼是否是真的是Websocket助理。
而后，Sec_WebSocket-Protocol 是一个用户定义的字符串，用来区分同URL下，不一样的服务所须要的协议。简单理解： 今晚我要服务A，别搞错啦~
最后，Sec-WebSocket-Version 是告诉服务器所使用的Websocket Draft（协议版本），在最初的时候，Websocket协议还在 Draft 阶段，各类奇奇怪怪的协议都有，并且还有不少期奇奇怪怪不一样的东西，什么Firefox和Chrome用的不是一个版本之类的，当初Websocket协议太多但是一个大难题。。不过如今还好，已经定下来啦~你们都使用的一个东西~ 脱水： 服务员，我要的是13岁的噢→_→

而后服务器会返回下列东西，表示已经接受到请求， 成功创建Websocket啦！

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

这里开始就是HTTP最后负责的区域了，告诉客户，我已经成功切换协议啦~

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

依然是固定的，告诉客户端即将升级的是Websocket协议，而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket。
而后，Sec-WebSocket-Accept 这个则是通过服务器确认，而且加密事后的 Sec-WebSocket-Key。服务器： 好啦好啦，知道啦，给你看个人ID CARD来证实行了吧。。
后面的，Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。

至此，HTTP已经完成它全部工做了，接下来就是彻底按照Websocket协议进行了。

其后是WebSocket协议的工做。

 

 

3、Long poll 和Ajax轮询以及WebSocket的原理

一、Ajax轮询的原理。

场景以下：

客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)
服务端：没有（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)
服务端：没有。。（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)
服务端：你好烦啊，没有啊。。（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新消息（Request）
服务端：好啦好啦，有啦给你。（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新消息（Request）
服务端：。。。。。没。。。。没。。。没有（Response） ---- loop

 

二、long poll的原理。

long poll 其实原理跟 ajax轮询 差很少，都是采用轮询的方式，不过采起的是阻塞模型（一直打电话，没收到就不挂电话），也就是说，客户端发起链接后，若是没消息，就一直不返回Response给客户端。直到有消息才返回，返回完以后，客户端再次创建链接，周而复始。
场景以下：
客户端：啦啦啦，有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request）
服务端：额。。 (等待到有消息的时候)。。来 给你（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request） -loop

从上面能够看出其实这两种方式，都是在不断地创建HTTP链接，而后等待服务端处理，能够体现HTTP协议的另一个特色， 被动性。
何为被动性呢，其实就是，服务端不能主动联系客户端，只能有客户端发起。
简单地说就是，服务器是一个很懒的冰箱（这是个梗）（不会、不能主动发起链接），可是上司有命令，若是有客户来，无论多么累都要好好接待。

说完这个，咱们再来讲一说上面的缺陷
从上面很容易看出来，无论怎么样，上面这两种都是很是消耗资源的。
ajax轮询 须要服务器有很快的处理速度和资源。（速度）
long poll 须要有很高的并发，也就是说同时接待客户的能力。（场地大小）
因此ajax轮询 和long poll 都有可能发生这种状况。

客户端：啦啦啦啦，有新信息么？
服务端：月线正忙，请稍后再试（503 Server Unavailable）
客户端：。。。。好吧，啦啦啦，有新信息么？
服务端：月线正忙，请稍后再试（503 Server Unavailable）

客户端：
而后服务端在一旁忙的要死：冰箱，我要更多的冰箱！更多。。更多。。

 

 

 

三、WebSocket的原理。

经过上面这个例子，咱们能够看出，这两种方式都不是最好的方式，须要不少资源。
一种须要更快的速度，一种须要更多的'电话'。这两种都会致使'电话'的需求愈来愈高。
哦对了，忘记说了HTTP仍是一个状态协议。
通俗的说就是，服务器由于天天要接待太多客户了，是个 健忘鬼，你一挂电话，他就把你的东西全忘光了，把你的东西全丢掉了。你第二次还得再告诉服务器一遍。

因此在这种状况下出现了，Websocket出现了。
他解决了HTTP的这几个难题。
首先， 被动性，当服务器完成协议升级后（HTTP->Websocket），服务端就能够主动推送信息给客户端啦。
因此上面的情景能够作以下修改。
客户端：啦啦啦，我要创建Websocket协议，须要的服务：chat，Websocket协议版本：17（HTTP Request）
服务端：ok，确认，已升级为Websocket协议（HTTP Protocols Switched）
客户端：麻烦你有信息的时候推送给我噢。。
服务端：ok，有的时候会告诉你的。
服务端：balabalabalabala
服务端：balabalabalabala
服务端：哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈
服务端：笑死我了哈哈哈哈哈哈哈

就变成了这样，只须要通过 一次HTTP请求，就能够作到源源不断的信息传送了。（在程序设计中，这种设计叫作回调，即：你有信息了再来通知我，而不是我傻乎乎的每次跑来问你）
这样的协议解决了上面同步有延迟，并且还很是消耗资源的这种状况。
那么为何他会解决服务器上消耗资源的问题呢？
其实咱们所用的程序是要通过两层代理的，即 HTTP协议在Nginx等服务器的解析下，而后再传送给相应的 Handler（PHP等）来处理。
简单地说，咱们有一个很是快速的接 线员（Nginx），他负责把问题转交给相应的 客服（Handler）。
自己 接线员基本上速度是足够的，可是每次都卡在 客服（Handler）了，老有 客服处理速度太慢。，致使客服不够。
Websocket就解决了这样一个难题，创建后，能够直接跟接线员创建持 久链接，有信息的时候客服想办法通知接线员，而后 接线员在统一转交给客户。
这样就能够解决客服处理速度过慢的问题了。

同时，在传统的方式上，要不断的创建，关闭HTTP协议，因为HTTP是非状态性的，每次都要 从新传输identity info（鉴别信息），来告诉服务端你是谁。
虽然接线员很快速，可是每次都要听这么一堆，效率也会有所降低的，同时还得不断把这些信息转交给客服，不但浪费客服的 处理时间，并且还会在网路传输中消耗 过多的流量/时间。
可是Websocket只须要 一次HTTP握手，因此说整个通信过程是创建在一次链接/状态中，也就避免了HTTP的非状态性，服务端会一直知道你的信息，直到你关闭请求，这样就解决了接线员要反复解析HTTP协议，还要查看identity info的信息。
同时由 客户主动询问，转换为 服务器（推送）有信息的时候就发送（固然客户端仍是等主动发送信息过来的。。），没有信息的时候就交给接线员（Nginx），不须要占用自己速度就慢的 客服（Handler）了
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至于怎么在不支持Websocket的客户端上使用Websocket。。答案是： 不能
可是能够经过上面说的 long poll 和 ajax 轮询来 模拟出相似的效果