WebSocket 实战之——【WebSocket 原理】

1、WebSocket是什么？

HTML5出的东西（协议），也就是说HTTP协议没有变化，或者说不要紧，但HTTP是不支持持久链接的（长链接，循环链接的不算）。

        首先HTTP有1.1和1.0之说，也就是所谓的keep-alive，把多个HTTP请求合并为一个，可是Websocket实际上是一个新协议，跟HTTP协议基本没有关系，只是为了兼容现有浏览器的握手规范而已，也就是说它是HTTP协议上的一种补充能够经过这样一张图理解

    有交集，可是并非所有。另外Html5是指的一系列新的API，或者说新规范，新技术。Http协议自己只有1.0和1.1，并且跟Html自己没有直接关系。通俗来讲，你能够用HTTP协议传输非Html数据，就是这样=。=再简单来讲，层级不同。

2、Websocket是什么样的协议，具体有什么优势

     首先，Websocket是一个持久化的协议，相对于HTTP这种非持久的协议来讲。简单的举个例子吧，用目前应用比较普遍的PHP生命周期来解释。HTTP的生命周期经过Request来界定，也就是一个Request 一个Response，那么在HTTP1.0中，此次HTTP请求就结束了。在HTTP1.1中进行了改进，使得有一个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。可是请记住 Request = Response ， 在HTTP中永远是这样，也就是说一个request只能有一个response。并且这个response也是被动的，不能主动发起。

3、Websocket的做用

在讲Websocket以前，我就顺带着讲下 long poll 和 ajax轮询 的原理。
【1】首先是 ajax轮询 ，ajax轮询 的原理很是简单，让浏览器隔个几秒就发送一次请求，询问服务器是否有新信息。场景再现：

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

【2】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。场景再现:

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（原谅我废话这么多吧OAQ）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）

       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仍是一个无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。

         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

4、WebSocket 机制

如下简要介绍一下 WebSocket 的原理及运行机制。

WebSocket 是 HTML5 一种新的协议。它实现了浏览器与服务器全双工通讯，能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通信，它创建在 TCP 之上，同 HTTP 同样经过 TCP 来传输数据，可是它和 HTTP 最大不一样是：

• WebSocket 是一种双向通讯协议，在创建链接后，WebSocket 服务器和 Browser/Client Agent 都能主动的向对方发送或接收数据，就像 Socket 同样；
• WebSocket 须要相似 TCP 的客户端和服务器端经过握手链接，链接成功后才能相互通讯。

非 WebSocket 模式传统 HTTP 客户端与服务器的交互以下图所示：

图 1. 传统 HTTP 请求响应客户端服务器交互图

使用 WebSocket 模式客户端与服务器的交互以下图：

图 2.WebSocket 请求响应客户端服务器交互图