WebSocket

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长连接和短连接

长连接是存在于网络层的一种连接状态，而实现它则需要在传输层进行开发，因为它是基于对真实数据的收发，需要在底层进行管控。

http

  • http1.0不支持长连接，http1.1支持长连接
  • http1.x是文本协议，http2.0是二进制协议

HTTP作为应用层协议，其实它的生命周期在服务器返回结果时就已经结束了，而所谓的支持长连接，其实是基于’Keep-Alive’请求头所约定，从而向下进行长连接发起的一种机制。该长连接依然是基于TCP的。

短连接

所谓短连接，即连接只保持在数据传输过程，请求发起，连接建立，数据返回，连接关闭。它适用于一些实时数据请求，配合轮询来进行新旧数据的更替。

长连接

长连接便是在连接发起后，在请求关闭连接前客户端与服务端都保持连接，实质是保持这个通信管道，之后便可以对其进行复用。
它适用于涉及消息推送，请求频繁的场景（直播，流媒体）。连接建立后，在该连接下的所有请求都可以重用这个长连接管道，避免了频繁了连接请求，提升了效率。

轮询

  • 所谓轮询，即是浏览器通过JavaScript启动一个定时器，然后以固定的间隔给服务器发请求，询问服务器有没有新消息这样一个机制。
  • 然而HTTP请求可能包含较长的头部，其中真正有效的数据可能只是很小的一部分，显然这样会浪费很多的带宽等资源。
  • 只要有请求的的地方，都可以实现轮询，譬如各种事件驱动模型。它的长短是在于某次请求的返回周期。

短轮询

短轮询指的是在循环周期内，不断发起请求，每一次请求都立即返回结果，根据新旧数据对比决定是否使用这个结果。

长轮询

而长轮询即是在请求的过程中，若是服务器端数据并没有更新，那么则将这个连接挂起，直到服务器推送新的数据，再返回，然后再进入循环周期。

由上可以看到，长短轮询的理想实现都应当基于长连接，否则若是循环周期太短，那么服务器的荷载会相当重；当然，即便是在长连接下，访问人数过多，长短轮询都有可能造成服务器的瞬时访问量庞大，这就需要一些相应的优化实践了。

websocket

  • WebSocket是HTML5新增的一种在单个 TCP 连接上进行全双工通讯的协议，它的目的是在浏览器和服务器之间建立一个不受限的双向通信的通道，比如说，服务器可以在任意时刻发送消息给浏览器。
  • WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。
  • 在 WebSocket API 中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

为什么http不能实现

这是因为HTTP协议是一个请求－响应协议，请求必须先由浏览器发给服务器，服务器才能响应这个请求，再把数据发送给浏览器。换句话说，浏览器不主动请求，服务器是没法主动发数据给浏览器的。

用轮询是可以实现的，但这个机制的缺点一是实时性不够，二是频繁的请求会给服务器带来极大的压力。

websocket实现

WebSocket并不是全新的协议，而是利用了HTTP协议来建立连接。

实际上HTTP协议是建立在TCP协议之上的，TCP协议本身就实现了全双工通信，但是HTTP协议的请求－应答机制限制了全双工通信。WebSocket连接建立以后，其实只是简单规定了一下：接下来，咱们通信就不使用HTTP协议了，直接互相发数据吧。

创建websocket连接

首先，WebSocket连接必须由浏览器发起，因为请求协议是一个标准的HTTP请求，格式如下：

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GET ws://localhost:3000/ws/chat HTTP/1.1
Host: localhost
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Origin: http://localhost:3000
Sec-WebSocket-Key: client-random-string
Sec-WebSocket-Version: 13

该请求和普通的HTTP请求有几点不同：

  • GET请求的地址不是类似/path/，而是以ws://开头的地址；
  • 请求头Upgrade: websocket和Connection: Upgrade表示这个连接将要被转换为WebSocket连接；
  • Sec-WebSocket-Key是用于标识这个连接，并非用于加密数据；
  • Sec-WebSocket-Version指定了WebSocket的协议版本。

一个WebSocket连接就建立成功，浏览器和服务器就可以随时主动发送消息给对方。消息有两种，一种是文本，一种是二进制数据。通常，我们可以发送JSON格式的文本。

浏览器通过 JavaScript 向服务器发出建立 WebSocket 连接的请求，连接建立以后，客户端和服务器端就可以通过 TCP 连接直接交换数据。

安全的websocket

安全的WebSocket连接机制和HTTPS类似。首先，浏览器用wss://xxx创建WebSocket连接时，会先通过HTTPS创建安全的连接，然后，该HTTPS连接升级为WebSocket连接，底层通信走的仍然是安全的SSL/TLS协议。

浏览器

很显然，要支持WebSocket通信，浏览器得支持这个协议，这样才能发出ws://xxx的请求。目前，支持WebSocket的主流浏览器如下：

  • Chrome
  • Firefox
  • IE >= 10
  • Sarafi >= 6
  • Android >= 4.4
  • iOS >= 8

服务器

由于WebSocket是一个协议，服务器具体怎么实现，取决于所用编程语言和框架本身。Node.js本身支持的协议包括TCP协议和HTTP协议，要支持WebSocket协议，需要对Node.js提供的HTTPServer做额外的开发。已经有若干基于Node.js的稳定可靠的WebSocket实现，我们直接用npm安装使用即可。

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