了解websocket是什么


作者:Ovear 
鏈接:https://www.zhihu.com/question/20215561/answer/40316953
來源:知乎
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一、WebSocket是HTML5出的東西(協議),也就是說HTTP協議沒有變化,或者說沒關系,但HTTP是不支持持久連接的(長連接,循環連接的不算)
首先HTTP有1.1和1.0之說,也就是所謂的keep-alive,把多個HTTP請求合並為一個,但是Websocket其實是一個新協議,跟HTTP協議基本沒有關系,只是為了兼容現有瀏覽器的握手規范而已,也就是說它是HTTP協議上的一種補充可以通過這樣一張圖理解
有交集,但是並不是全部。
另外Html5是指的一系列新的API,或者說新規范,新技術。Http協議本身只有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 協議傳輸非Html 數據,就是這樣=。=
再簡單來說, 層級不一樣

二、Websocket是什么樣的協議,具體有什么優點
首先,Websocket是一個 持久化的協議,相對於HTTP這種 非持久的協議來說。
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。
1) HTTP的生命周期通過Request來界定,也就是一個Request 一個Response,那么 HTTP1.0 ,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只能有一個response。而且這個response也是 被動的,不能主動發起。

教練,你BB了這么多,跟Websocket有什么關系呢?
_(:з」∠)_好吧,我正准備說Websocket呢。。
首先Websocket是基於HTTP協議的,或者說 借用了HTTP的協議來完成一部分握手。
在握手階段是一樣的
-------以下涉及專業技術內容,不想看的可以跳過lol:,或者只看加黑內容--------
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
Origin: http://example.com
熟悉HTTP的童鞋可能發現了,這段類似HTTP協議的握手請求中,多了幾個東西。
我會順便講解下作用。
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
這個就是Websocket的核心了,告訴Apache、Nginx等服務器: 注意啦,窩發起的是Websocket協議,快點幫我找到對應的助理處理~不是那個老土的HTTP。
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
首先,Sec-WebSocket-Key 是一個Base64 encode的值,這個是瀏覽器隨機生成的,告訴服務器: 泥煤,不要忽悠窩,我要驗證尼是不是真的是Websocket助理。
然后,Sec_WebSocket-Protocol 是一個用戶定義的字符串,用來區分同URL下,不同的服務所需要的協議。簡單理解: 今晚我要服務A,別搞錯啦~
最后,Sec-WebSocket-Version 是告訴服務器所使用的Websocket Draft(協議版本),在最初的時候,Websocket協議還在 Draft 階段,各種奇奇怪怪的協議都有,而且還有很多期奇奇怪怪不同的東西,什么Firefox和Chrome用的不是一個版本之類的,當初Websocket協議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→_→

然后服務器會返回下列東西,表示已經接受到請求, 成功建立Websocket啦!
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
這里開始就是HTTP最后負責的區域了,告訴客戶,我已經成功切換協議啦~
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
依然是固定的,告訴客戶端即將升級的是Websocket協議,而不是mozillasocket,lurnarsocket或者shitsocket。
然后,Sec-WebSocket-Accept 這個則是經過服務器確認,並且加密過后的 Sec-WebSocket-Key。服務器: 好啦好啦,知道啦,給你看我的ID CARD來證明行了吧。。
后面的,Sec-WebSocket-Protocol 則是表示最終使用的協議。

至此,HTTP已經完成它所有工作了,接下來就是完全按照Websocket協議進行了。
具體的協議就不在這闡述了。
------------------技術解析部分完畢------------------

你TMD又BBB了這么久,那到底Websocket有什么鬼用,http long poll,或者ajax輪詢不都可以實現實時信息傳遞么。


好好好,年輕人,那我們來講一講Websocket有什么用。
來給你吃點胡(蘇)蘿(丹)卜(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。
首先是 ajax輪詢 ,ajax輪詢 的原理非常簡單,讓瀏覽器隔個幾秒就發送一次請求,詢問服務器是否有新信息。
場景再現:
客戶端:啦啦啦,有沒有新信息(Request)
服務端:沒有(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新信息(Request)
服務端:沒有。。(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新信息(Request)
服務端:你好煩啊,沒有啊。。(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新消息(Request)
服務端:好啦好啦,有啦給你。(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新消息(Request)
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,沒收到就不掛電話),也就是說,客戶端發起連接后,如果沒消息,就一直不返回Response給客戶端。直到有消息才返回,返回完之后,客戶端再次建立連接,周而復始。
場景再現
客戶端:啦啦啦,有沒有新信息,沒有的話就等有了才返回給我吧(Request)
服務端:額。。 等待到有消息的時候。。來 給你(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新信息,沒有的話就等有了才返回給我吧(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,然后等待服務端處理,可以體現HTTP協議的另外一個特點, 被動性
何為被動性呢,其實就是,服務端不能主動聯系客戶端,只能有客戶端發起。
簡單地說就是,服務器是一個很懶的冰箱(這是個梗)(不會、不能主動發起連接),但是上司有命令,如果有客戶來,不管多么累都要好好接待。

說完這個,我們再來說一說上面的缺陷(原諒我廢話這么多吧OAQ)
從上面很容易看出來,不管怎么樣,上面這兩種都是非常消耗資源的。
ajax輪詢 需要服務器有很快的處理速度和資源。(速度)
long poll 需要有很高的並發,也就是說同時接待客戶的能力。(場地大小)
所以ajax輪詢 和long poll 都有可能發生這種情況。

客戶端:啦啦啦啦,有新信息么?
服務端:月線正忙,請稍后再試(503 Server Unavailable)
客戶端:。。。。好吧,啦啦啦,有新信息么?
服務端:月線正忙,請稍后再試(503 Server Unavailable)

客戶端:
然后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。。)

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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'。這兩種都會導致'電話'的需求越來越高。
哦對了,忘記說了HTTP還是一個無狀態協議。(感謝評論區的各位指出OAQ)
通俗的說就是,服務器因為每天要接待太多客戶了,是個 健忘鬼,你一掛電話,他就把你的東西全忘光了,把你的東西全丟掉了。你第二次還得再告訴服務器一遍。

所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,當服務器完成協議升級后(HTTP->Websocket),服務端就可以主動推送信息給客戶端啦。
所以上面的情景可以做如下修改。
客戶端:啦啦啦,我要建立Websocket協議,需要的服務:chat,Websocket協議版本:17(HTTP Request)
服務端:ok,確認,已升級為Websocket協議(HTTP Protocols Switched)
客戶端:麻煩你有信息的時候推送給我噢。。
服務端:ok,有的時候會告訴你的。
服務端:balabalabalabala
服務端: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,只需要經過 一次HTTP請求,就可以做到源源不斷的信息傳送了。(在程序設計中,這種設計叫做回調,即:你有信息了再來通知我,而不是我傻乎乎的每次跑來問你)
這樣的協議解決了上面同步有延遲,而且還非常消耗資源的這種情況。
那么為什么他會解決服務器上消耗資源的問題呢?
其實我們所用的程序是要經過兩層代理的,即 HTTP協議在Nginx等服務器的解析下,然后再傳送給相應的 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。,導致客服不夠。
Websocket就解決了這樣一個難題,建立后,可以直接跟接線員建立持 久連接,有信息的時候客服想辦法通知接線員,然后 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協議,由於HTTP是非狀態性的,每次都要 重新傳輸identity info(鑒別信息),來告訴服務端你是誰。
雖然接線員很快速,但是每次都要聽這么一堆,效率也會有所下降的,同時還得不斷把這些信息轉交給客服,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只需要 一次HTTP握手,所以說整個通訊過程是建立在一次連接/狀態中,也就避免了HTTP的非狀態性,服務端會一直知道你的信息,直到你關閉請求,這樣就解決了接線員要反復解析HTTP協議,還要查看identity info的信息。
同時由 客戶主動詢問,轉換為 服務器(推送)有信息的時候就發送(當然客戶端還是等主動發送信息過來的。。),沒有信息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)
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至於怎么在不支持Websocket的客戶端上使用Websocket。。答案是: 不能
但是可以通過上面說的 long poll 和 ajax 輪詢來 模擬出類似的效果

 

Ajax vs WebSocket

本站已經不使用Ajax好久了,目前的WebSocket版程序也運行的很穩定。有人問為什么不用Ajax?WebSocket有什么優點嗎?我最討厭這樣的問題了,不過這個問題確實值得思考。和TCP比起來WebSocket簡直毫無優點,但是和Ajax比起來它幾乎渾身都是優點。 
Ajax有什么優點? 
有人回答Ajax可以在頁面不刷新的情況下加載並更新數據就是它的優點。這用IFRAME也能做到,根本算不上什么優點。那么Ajax使用起來比IFRAME方便算是優點了吧?這是不可否認的,但僅此而已。由此我們只能得出一個結論:Ajax比IFRAME方式強。這放在2005年也許值得思考,但現在已經是2013年了。比IFRAME強很光榮嗎?不過由於Ajax流行了這么多年,瀏覽器對它已經兼容的非常完美。而且它完全基於HTTP,只需要做前端的封裝就可以使用。而且有很多成熟的框架可以直接使用,像jQuery這樣的封裝,調用時只要一行代碼就能搞定。初學者甚至不需要知道什么是XHR對象就可以使用封裝好的Ajax。所以我總結下Ajax的優點就是:兼容性好、易學易用。 
我為什么不用Ajax? 
最重要的原因是它不能滿足我的需求,或者說如果非要用Ajax做到同樣的效果我需要更大的服務器開銷。現代Web的趨勢對數據實時同步的需求越來越高,無論是百度貼吧還是QQ空間,它們的程序都有長輪詢在工作,以確保服務器上的數據可以實時推送到客戶端。但是長輪詢是個開銷很大的東西,每次通信都需要一個新的HTTP請求,如果數據交互頻繁,服務器就需要處理很多HTTP請求。而且,HTTP請求頭中會發送Cookie等一些不必要的數據,這會浪費了大量帶寬。當然,數據流方式的Comet也是一種不錯的做法,他可以規避長輪詢的各種問題。但是它需要在低版本IE上需要使用IFRAME做兼容,算不上純正的Ajax方式。而且由於瀏覽器對XHR對象的實現細節目前沒有規范的約束,這種Comet方式的穩定性並不好。所以說Comet是Ajax的硬傷。 
為什么用WebSocket? 
其實是迫不得已!我覺得WebSocket這個協議的設計也有很多蛋疼之處,之前的文章中就噴過它。如果瀏覽器直接提供TCP的API我一定不會用這種蛋疼的協議!有時候甚至想用UDP,但是瀏覽器不給兼容有什么辦法呢?WebSocket是目前兼容最好的通信API了,雖然IE從10才開始兼容,但是低版本IE我們也可以通過AS上TCP的API來自己封裝個WebSocket協議,這在之前的文章中有介紹過。使用WebSocket的另一大原因是很多Mobile設備上的瀏覽器也支持它。 
為什么WebSocket至今沒有流行起來? 
最重要的原因就是兼容性,要是IE6就兼容早就流行起來了!問題是從IE10才開始兼容,雖然對低版本IE的兼容我們可以變相實現,但很多人就是不願意使用變相兼容。他們覺得這種實現方式穩定性太差不可靠了。除了兼容性問題就是構架困難的問題,WebSocket的握手協議雖然是形似HTTP但它不是,所以很多HTTP服務器上難以實現WebSocket。幾乎所有CGI方式運行的服務器程序都對WebSocket不友好,所以在服務器方面它就吃了個閉門羹。另外,目前也沒有什么比較成熟的WebSocket框架可以用,所以一般的開發者都不會考慮它。 
什么時候不該用WebSocket? 
最大的問題依然是兼容性,雖然我們可以變相兼容到低版本IE上,但是那樣就失去了原有的優勢。所以如果一個項目面向的用戶群使用的瀏覽器大部分都為低版本IE時就不該使用WebSocket。另外,WebSocket是長連接,如果客戶端的程序沒有數據實時同步的需求就沒必要使用它。因為長連接會帶來一定的服務器內存開銷。如果Ajax就能輕松搞定的話就完全沒必要興師動眾的搞WebSocket。


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