看完讓你徹底搞懂Websocket原理

偶然在知乎上看到一篇回帖，瞬間覺得之前看的那麼多資料都不及這一篇回帖讓我對 websocket 的認識深刻有木有。是以轉到我部落格裡，分享一下。比較喜歡看這種部落格，讀起來很輕松，不枯燥，沒有布道師的陣仗，純粹為分享。廢話這麼多了，最後再贊一個~

一、websocket與http

WebSocket是HTML5出的東西（協定），也就是說HTTP協定沒有變化，或者說沒關系，但HTTP是不支援持久連接配接的（長連接配接，循環連接配接的不算）

首先HTTP有 1.1 和 1.0 之說，也就是所謂的 keep-alive ，把多個HTTP請求合并為一個，但是 Websocket 其實是一個新協定，跟HTTP協定基本沒有關系，隻是為了相容現有浏覽器的握手規範而已，也就是說它是HTTP協定上的一種補充可以通過這樣一張圖了解

有交集，但是并不是全部。

另外Html5是指的一系列新的API，或者說新規範，新技術。Http協定本身隻有1.0和1.1，而且跟Html本身沒有直接關系。。通俗來說，你可以用HTTP協定傳輸非Html資料，就是這樣=。=

再簡單來說，層級不一樣。

二、Websocket是什麼樣的協定，具體有什麼優點

首先，Websocket是一個持久化的協定，相對于HTTP這種非持久的協定來說。簡單的舉個例子吧，用目前應用比較廣泛的PHP生命周期來解釋。

HTTP的生命周期通過 Request 來界定，也就是一個 Request 一個 Response ，那麼在 HTTP1.0 中，這次HTTP請求就結束了。

在HTTP1.1中進行了改進，使得有一個keep-alive，也就是說，在一個HTTP連接配接中，可以發送多個Request，接收多個Response。但是請記住 Request = Response ， 在HTTP中永遠是這樣，也就是說一個request隻能有一個response。而且這個response也是被動的，不能主動發起。

教練，你BB了這麼多，跟Websocket有什麼關系呢？_(:з」∠)_好吧，我正準備說Websocket呢。。

首先Websocket是基于HTTP協定的，或者說借用了HTTP的協定來完成一部分握手。

首先我們來看個典型的 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

熟悉HTTP的童鞋可能發現了，這段類似HTTP協定的握手請求中，多了幾個東西。我會順便講解下作用。

這個就是Websocket的核心了，告訴 Apache 、 Nginx 等伺服器：注意啦，我發起的是Websocket協定，快點幫我找到對應的助理處理~不是那個老土的HTTP。

首先， Sec-WebSocket-Key 是一個 Base64 encode 的值，這個是浏覽器随機生成的，告訴伺服器：泥煤，不要忽悠窩，我要驗證尼是不是真的是Websocket助理。

然後， Sec_WebSocket-Protocol 是一個使用者定義的字元串，用來區分同URL下，不同的服務所需要的協定。簡單了解：今晚我要服務A，别搞錯啦~

最後， Sec-WebSocket-Version 是告訴伺服器所使用的 Websocket Draft（協定版本），在最初的時候，Websocket協定還在 Draft 階段，各種奇奇怪怪的協定都有，而且還有很多期奇奇怪怪不同的東西，什麼Firefox和Chrome用的不是一個版本之類的，當初Websocket協定太多可是一個大難題。。不過現在還好，已經定下來啦~大家都使用的一個東西~ 脫水： 服務員，我要的是13歲的噢→_→

然後伺服器會傳回下列東西，表示已經接受到請求， 成功建立Websocket啦！

HTTP/1.1 101 Switching Protocols

Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=

Sec-WebSocket-Protocol: chat

這裡開始就是HTTP最後負責的區域了，告訴客戶，我已經成功切換協定啦~

依然是固定的，告訴用戶端即将更新的是 Websocket 協定，而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket。

然後， Sec-WebSocket-Accept 這個則是經過伺服器确認，并且加密過後的 Sec-WebSocket-Key 。 伺服器：好啦好啦，知道啦，給你看我的ID CARD來證明行了吧。。

後面的， Sec-WebSocket-Protocol 則是表示最終使用的協定。

至此，HTTP已經完成它所有工作了，接下來就是完全按照Websocket協定進行了。具體的協定就不在這闡述了。

——————技術解析部分完畢——————

你TMD又BBB了這麼久，那到底Websocket有什麼鬼用， http long poll ，或者ajax輪詢 不都可以實作實時資訊傳遞麼。

好好好，年輕人，那我們來講一講Websocket有什麼用。來給你吃點胡（蘇）蘿（丹）蔔（紅）

三、Websocket的作用

在講Websocket之前，我就順帶着講下 long poll 和 ajax輪詢 的原理。

ajax輪詢

ajax輪詢的原理非常簡單，讓浏覽器隔個幾秒就發送一次請求，詢問伺服器是否有新資訊。

場景再現：

用戶端：啦啦啦，有沒有新資訊(Request)

服務端：沒有（Response）

服務端：沒有。。（Response）

服務端：你好煩啊，沒有啊。。（Response）

用戶端：啦啦啦，有沒有新消息（Request）

服務端：好啦好啦，有啦給你。（Response）

服務端：。。。。。沒。。。。沒。。。沒有（Response） —- loop

long poll

long poll 其實原理跟 ajax輪詢 差不多，都是采用輪詢的方式，不過采取的是阻塞模型（一直打電話，沒收到就不挂電話），也就是說，用戶端發起連接配接後，如果沒消息，就一直不傳回Response給用戶端。直到有消息才傳回，傳回完之後，用戶端再次建立連接配接，周而複始。

用戶端：啦啦啦，有沒有新資訊，沒有的話就等有了才傳回給我吧（Request）

服務端：額。。 等待到有消息的時候。。來 給你（Response）

用戶端：啦啦啦，有沒有新資訊，沒有的話就等有了才傳回給我吧（Request） -loop

從上面可以看出其實這兩種方式，都是在不斷地建立HTTP連接配接，然後等待服務端處理，可以展現HTTP協定的另外一個特點，被動性。

何為被動性呢，其實就是，服務端不能主動聯系用戶端，隻能有用戶端發起。

簡單地說就是，伺服器是一個很懶的冰箱（這是個梗）（不會、不能主動發起連接配接），但是上司有指令，如果有客戶來，不管多麼累都要好好接待。

說完這個，我們再來說一說上面的缺陷（原諒我廢話這麼多吧OAQ）

從上面很容易看出來，不管怎麼樣，上面這兩種都是非常消耗資源的。

ajax輪詢 需要伺服器有很快的處理速度和資源。（速度）long poll 需要有很高的并發，也就是說同時接待客戶的能力。（場地大小）

是以 ajax輪詢 和 long poll 都有可能發生這種情況。

用戶端：啦啦啦啦，有新資訊麼？

服務端：月線正忙，請稍後再試（503 Server Unavailable）

用戶端：。。。。好吧，啦啦啦，有新資訊麼？

用戶端：然後服務端在一旁忙的要死：冰箱，我要更多的冰箱！更多。。更多。。（我錯了。。這又是梗。。）

言歸正傳，我們來說Websocket吧

通過上面這個例子，我們可以看出，這兩種方式都不是最好的方式，需要很多資源。

一種需要更快的速度，一種需要更多的’電話’。這兩種都會導緻’電話’的需求越來越高。

哦對了，忘記說了HTTP還是一個狀态協定。

通俗的說就是，伺服器因為每天要接待太多客戶了，是個健忘鬼，你一挂電話，他就把你的東西全忘光了，把你的東西全丢掉了。你第二次還得再告訴伺服器一遍。

是以在這種情況下出現了，Websocket出現了。他解決了HTTP的這幾個難題。首先，被動性，當伺服器完成協定更新後（HTTP->Websocket），服務端就可以主動推送資訊給用戶端啦。是以上面的情景可以做如下修改。

用戶端：啦啦啦，我要建立Websocket協定，需要的服務：chat，Websocket協定版本：17（HTTP Request）

服務端：ok，确認，已更新為Websocket協定（HTTP Protocols Switched）

用戶端：麻煩你有資訊的時候推送給我噢。。

服務端：ok，有的時候會告訴你的。

服務端：balabalabalabala

服務端：哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈

服務端：笑死我了哈哈哈哈哈哈哈

就變成了這樣，隻需要經過一次HTTP請求，就可以做到源源不斷的資訊傳送了。（在程式設計中，這種設計叫做回調，即：你有資訊了再來通知我，而不是我傻乎乎的每次跑來問你 ）

這樣的協定解決了上面同步有延遲，而且還非常消耗資源的這種情況。那麼為什麼他會解決伺服器上消耗資源的問題呢？

其實我們所用的程式是要經過兩層代理的，即HTTP協定在Nginx等伺服器的解析下，然後再傳送給相應的Handler（PHP等）來處理。簡單地說，我們有一個非常快速的 接線員（Nginx） ，他負責把問題轉交給相應的 客服（Handler） 。

本身接線員基本上速度是足夠的，但是每次都卡在客服（Handler）了，老有客服處理速度太慢。，導緻客服不夠。Websocket就解決了這樣一個難題，建立後，可以直接跟接線員建立持久連接配接，有資訊的時候客服想辦法通知接線員，然後接線員在統一轉交給客戶。

這樣就可以解決客服處理速度過慢的問題了。

同時，在傳統的方式上，要不斷的建立，關閉HTTP協定，由于HTTP是非狀态性的，每次都要重新傳輸 identity info （鑒别資訊），來告訴服務端你是誰。

雖然接線員很快速，但是每次都要聽這麼一堆，效率也會有所下降的，同時還得不斷把這些資訊轉交給客服，不但浪費客服的處理時間，而且還會在網路傳輸中消耗過多的流量/時間。

但是Websocket隻需要一次HTTP握手，是以說整個通訊過程是建立在一次連接配接/狀态中，也就避免了HTTP的非狀态性，服務端會一直知道你的資訊，直到你關閉請求，這樣就解決了接線員要反複解析HTTP協定，還要檢視identity info的資訊。

同時由客戶主動詢問，轉換為伺服器（推送）有資訊的時候就發送（當然用戶端還是等主動發送資訊過來的。。），沒有資訊的時候就交給接線員（Nginx），不需要占用本身速度就慢的客服（Handler）了

——————–

至于怎麼在不支援Websocket的用戶端上使用Websocket。。答案是： 不能

但是可以通過上面說的 long poll 和 ajax 輪詢 來 模拟出類似的效果