WebSocket教程

WebSocket

提出正确的问题,往往等于解决了问题的大半。——海森堡

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  • 百科定义

      WebSocket协议是基于TCP的一种新的网络协议。它实现了浏览器与服务器全双工(full-duplex)通信——允许服务器主动发送信息给客户端。WebSocket通信协议于2011年被IETF定为标准RFC 6455,并被RFC7936所补充规范。

  • 同类技术

      Http协议。

  • 对比同类的优缺点
    • 优点:

        对于http协议有长连接和短连接,短连接并且要实现三次握手,长连接要在一定时间内保持连接,并且http的head占用的字节比较大,传输速度慢,数据包大,如实时交互,服务器性能压力大,数据传输安全性差。而websocket传输数据为字节级,传输数据可自定义,数据量小对于手机应用讲:费用低),传输数据时间短,性能高,适合于客户端和服务器端之间信息实时交互,可以加密,数据安全性强。

    • 缺点:

        需对传输的数据进行解析,转化成应用级的数据;对开发人员的开发水平要求高;相对于Http协议传输,增加了开发量

  • 组成部分

      客户端,服务端。

  • 解决什么问题

      WebSocket支持推送服务,而http协议服务端永远是被动的,解决了http无法实现了服务端与客户端的实时交互。WebSocket的请求信息很短,而http协议的请求头head数据包很大,占用多余的带宽,降低服务端的性能压力。

      Http协议是无状态的协议,通俗的说就是,服务器因为每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。

    WebSocket 是什么原理?为什么可以实现持久连接?

  • 没有这个技术前怎么做的
    • Polling(轮询)

        这种方式就是通过Browser/UA定时的向Web服务器发送http的Get请求,服务器收到请求后,就把最新的数据发回给客户端(Browser/UA),Browser/UA得到数据后,就将其显示出来,然后再定期的重复这一过程。虽然这样可以满足需求,但是也仍然存在一些问题,例如在某段时间内Web服务器端没有更新的数据,但是Browser/UA仍然需要定时的发送Get请求过来询问,那么Web服务器就把以前的老数据再传送过来,Browser/UA把这些没有变化的数据再显示出来,这样显然既浪费了网络带宽,又浪费了CPU的利用率。如果说把Browser发送Get请求的周期调大一些,就可以缓解这一问题,但是如果在Web服务器端的数据更新很快时,这样又不能保证Web应用程序获取数据的实时性。

    • Long Polling

        上面介绍了Polling遇到的问题,现在介绍一下LongPolling,它是对Polling的一种改进。
      Browser/UA发送Get请求到Web服务器,这时Web服务器可以做两件事情,第一,如果服务器端有新的数据需要传送,就立即把数据发回给Browser/UA,Browser/UA收到数据后,立即再发送Get请求给Web Server;第二,如果服务器端没有新的数据需要发送,这里与Polling方法不同的是,服务器不是立即发送回应给Browser/UA,而是把这个请求保持住,等待有新的数据到来时,再来响应这个请求;当然了,如果服务器的数据长期没有更新,一段时间后,这个Get请求就会超时,Browser/UA收到超时消息后,再立即发送一个新的Get请求给服务器。然后依次循环这个过程。
      这种方式虽然在某种程度上减小了网络带宽和CPU利用率等问题,但是仍然存在缺陷,例如假设服务器端的数据更新速率较快,服务器在传送一个数据包给Browser后必须等待Browser的下一个Get请求到来,才能传递第二个更新的数据包给Browser,那么这样的话,Browser显示实时数据最快的时间为2×RTT(往返时间),另外在网络拥塞的情况下,这个应该是不能让用户接受的。另外,由于http数据包的头部数据量往往很大(通常有400多个字节),但是真正被服务器需要的数据却很少(有时只有10个字节左右),这样的数据包在网络上周期性的传输,难免对网络带宽是一种浪费。

  • 官方示例

      WebSocket-Web APIS
      WebSocket Client API

  • Demo

    • Js客户端代码

      var webSocket = new WebSocket('ws://localhost:8080/em/chat');
      
      webSocket.onerror = function(event) {
          onError(event)
      };
      
      webSocket.onopen = function(event) {
          onOpen(event)
      };
      //实时监听服务端反馈的信息
      webSocket.onmessage = function(event) {
          onMessage(event)
      };
      
      function onMessage(event) {
          document.getElementById('messages').innerHTML 
              += '<br />' + event.data;
      }
      
      function onOpen(event) {
          document.getElementById('messages').innerHTML 
              = 'Connection established';
          var text =document.getElementById('text').value;
          //想服务端传送数据
          webSocket.send(text);
      }
      
      function onError(event) {
          console.info(event.data);
      }
      
    • Java客户端代码

      
      @WebSocket(maxBinaryMessageSize = 60 * 1024)
      public class SimpleSocket
      {
          private final CountDownLatch closeLatch;
          @SuppressWarnings("unused")
          private Session session;
      
          private Map map = new HashMap<String,String>(16);
      
      
          public SimpleSocket()
          {
              this.closeLatch = new CountDownLatch(1);
          }
      
          public boolean awaitClose(int duration, TimeUnit unit) throws InterruptedException
          {
              return this.closeLatch.await(duration,unit);
          }
      
          @OnWebSocketClose
          public void onClose(int statusCode, String reason)
          {
              System.out.printf("Connection closed: %d - %s%n",statusCode,reason);
              this.session = null;
              this.closeLatch.countDown(); // trigger latch
          }
      
          @OnWebSocketConnect
          public void onConnect(Session session)
          {
              System.out.printf("Got connect: %s%n",session);
              this.session = session;
              try
              {
                  Future<Void> fut;
      
                  //向服务端传送指令
                  map.put("ACTION","REMIND");
      
                  JSONObject dataJson=new JSONObject(map);
      
                  fut = session.getRemote().sendStringByFuture(dataJson.toString());
      
                  fut.get(2,TimeUnit.SECONDS); // wait for send to complete.
      
                  session.close(StatusCode.NORMAL,"I'm done");
              }
              catch (Throwable t)
              {
                  t.printStackTrace();
              }
          }
      
          @OnWebSocketMessage
          public void onMessage(String msg)
          {
              //接受服务端接受的json字符串
              JSONObject dataJson=new JSONObject(msg);
      
              //判断指令
              if ("REMIND".equals(dataJson.get("ACTION"))) {
      
                  //// TODO: 2017/11/20
              }else{
      
                  //// TODO: 2017/11/20
              }
      
          }
      }
      

      注:java客户端代码使用环境适于Jdk8

    • 服务端代码

      @ServerEndpoint("/api")
      public class WebSocketTestChat {
          Set<Session> session_list =null;
          @OnMessage
          public void onMessage(String message, Session session) 
              throws IOException, InterruptedException {
      
              JSONObject dataJson=new JSONObject(message);
      
              String action = (String) dataJson.get("ACTION");
              if(action.equals("REMIND")){
                  //// TODO: 2017/11/20
      
              }else{
                  //// TODO: 2017/11/20
              }
              session_list =session.getOpenSessions();
              for(Session s:session_list){
                  s.getBasicRemote().sendText(dataJson.toString());
              }
          }
          @OnOpen
          public void onOpen () {
          }
      
          @OnClose
          public void onClose () {
          }
      }
      
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