php使用WebSocket詳細教程之建立連接(一)


本次教程需要理解的內容:

  1. 什么是WebSocket?
  2. WebSocket可以用來干什么?
  3. 什么是WebSocket握手?
  4. php使用WebSocket的流程?
  5. php中WebSocket相關函數的作用?

(一)什么是WebSocket?
  WebSocket是一種在單個TCP連接上進行全雙工通信的協議。WebSocket通信協議於2011年被IETF定為標准RFC 6455,並由RFC7936補充規范。WebSocket API也被W3C定為標准。WebSocket使得客戶端和服務器之間的數據交換變得更加簡單,允許服務端主動向客戶端推送數據。在WebSocket API中,瀏覽器和服務器只需要完成一次握手,兩者之間就直接可以創建持久性的連接,並進行雙向數據傳輸。

(二)WebSocket的作用?
WebSock其實在平常使用,我們是時常見到的,用於實時通訊,例如我們常用的實時聊天、服務端向客戶端消息推送、也可以實現踢用戶下線功能。實時彈幕功能等等。

(三)什么是握手?
為了創建Websocket連接,需要通過瀏覽器發出請求,之后服務器進行回應,這個過程通常稱為“握手”(handshaking)。

這是比較正式的理解,在接下來使用方式中會在介紹到握手的實際含義。

(四)php使用WebSocket的流程及相關函數的意義
這里代碼注釋都會進行逐一解釋,所以就直接上代碼,有什么不懂歡迎提出來。

<?php
    //設置應該報告何種 PHP 錯誤
    error_reporting(E_ALL^E_NOTICE);
    //設置腳本最大執行時間,0則為不限制
    set_time_limit(0);
    //打開或關閉絕對(隱式)刷送
    ob_implicit_flush();
    //設置創建socket服務器的ip
    $address="127.0.0.1";
    //設置socket監聽的端口
    $port=10000;
    //socket的resource,即前期初始化socket時返回的socket資源
    $master;
    //用來存儲連接進來的用戶信息的數組
    $users;
    //socket的連接池,即client連接進來的socket標志,一個數組
    $sockets;
    /**
     * 以下socket_?()方法都為創建一個socket必須的,且順序不能亂,缺一不可
     */
    //創建一個socket
    $master=socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,SOL_TCP);
    //設置socket選項,1表示接受所有的數據包
    socket_set_option($master,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1);
    //綁定socket到指定ip與端口
    socket_bind($master,$address,$port);
    //監聽已連接的socket
    socket_listen($master);
    //初始化sockets連接池
    $sockets=array($master);
    //對一些必要信息的輸出記錄
    echo "socket已連接,時間:".date("Y-m-d H:i:s")."\n";
    echo "監聽中:".$address.":".$port."\n";
    //設置循環使腳本持續運行處理消息
    while(true){
        //用來檢測是否有變化的數組(就是有新消息到或者有客戶端連接/斷開)
        $changes=$sockets;
        $write=NULL;
        $except=NULL;
        /**
         * 對於個人理解,這個函數的作用為阻塞程序往下執行,它會不停的檢驗$changes是否有變化,沒有變化就將阻斷程序往下執行。
         * 只有出現$changes出現變化(有新消息到或者有客戶端連接/斷開)才會對繼續執行程序。
         * 很重要的一個函數。有的說法是同時接受多個連接的關鍵
         * @param array $write是監聽是否有客戶端寫數據,傳入NULL是不關心是否有寫變化。
         * @param array $except是$sockets里面要被排除的元素,傳入NULL是”監聽”全部。
         * @param int 最后一個參數是超時時間
         * 如果為0:則立即結束
         * 如果為n>1: 則最多在n秒后結束,如遇某一個連接有新動態,則提前返回
         * 如果為null:如遇某一個連接有新動態,則返回
         */
        socket_select($changes,$write,$except,NULL);
        //這里遍歷檢測出出現何種變化,然后進行處理
        foreach($changes as $sock){
            //當下列條件的滿足時,表示有新用戶連接進來
            if($sock==$master){
                //接受該用戶的連接
                $client=socket_accept($master);
                //給這個用戶生成一個獨一無二的id,用與獲取該用戶的信息的唯一標識。
                $key=uniqid();
                //將新用戶存入socke連接池
                $sockets[]=$client;
                //記錄用戶連接的信息,為了方便能對指定用戶發送消息。其中handshake代表服務器與客戶端握手與否,socket的另外一個重要的操作
 
                $users[$key]=array(
                    "socket"=>$client,
                    "handshake"=>false,
                );
                echo "分配id為".$key."的用戶連接\n";
            }
            // 剩下的為用戶斷開連接或者用戶向服務端發送信息
            else{
                $len=0;//收到數據的長度
                $buffer='';//收到的數據
                /**
                 * socket_recv( resource $socket, string &$buf, int $len, int $flags) : int
                 * 函數 socket_recv() 從 socket 中接受長度為 最大為$len 字節的數據,並保存在 buf 中,$l返回的為實際讀取數據的長度。 
                 * socket_recv() 用於從已連接的socket中接收數據。除此之外,可以設定一個或多個 flags 來控制函數的具體行為。 
                 */
                //通過循環的方式讀取全部數據$len可根據自身設置
                do{
                    $l=socket_recv($sock,$buf,1000,0);
                    $len+=$l;
                    $buffer.=$buf;
                }while($l==1000);
 
                $tmpk;//獲取操作用戶的key,即一開始分配的唯一標識id
                foreach($users as $k=>$v){//$k為鍵,$v為值
                    if($sock==$v['socket']){
                        //獲取連接的用戶數組users,當users里存在有只返回該用戶被分配的唯一id
                        $tmpk=$k;
                    }
                }
 
                // 如果數據長度小於7為斷開連接
                if($len<7){      
                    socket_close($users[$k]['socket']);//關閉該用戶連接,可以寫成socket_close($sock),這種寫法是封裝后的寫法,為了容易看懂不進行封裝;
                    unset($users[$tmpk]);//銷毀指定的users的某個用戶信息
                    $sockets=array($master);//可以理解為初始化sockets連接池
                    //遍歷users數組,將連接的信息存入$sockets中
                    foreach($users as $v){
                        $sockets[]=$v['socket'];
                    }
                    echo "id為".$tmpk."用戶斷開連接\n";
                    continue;
                }
                //服務端與用戶握手
                //如果沒有與客戶端握手,數據交換都會錯誤。
                //一旦服務器發送了以下頭文件,握手就完成了,我們就可以交換數據了,可以理解為檢驗身份差不多的意思
                if(!$users[$tmpk]['handshake']){
                    //截取客戶端請求時發送給服務端Sec-WebSocket-Key的值並加密,其中$key后面的一部分258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11字符串應該是固定的
                    $buf = substr($buffer,strpos($buffer,'Sec-WebSocket-Key:')+18);
                    $key=trim(substr($buf,0,strpos($buf,"\r\n")));//前兩步可以直接替換為trim(substr($buffer,strpos($buffer,'Sec-WebSocket-Key:')+16))
                    $new_key=base64_encode(sha1($key."258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11",true));
                    //向客戶端返回該信息,也就是所說的握手。
                    $hand_message="HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n"
                                    ."Upgrade: websocket\r\n"
                                    ."Sec-Websocket-Version: 13\r\n"
                                    ."Connection: Upgrade\r\n"
                                    ."Sec-Websocket-Accept: ".$new_key."\r\n\r\n";
                    /**
                     * writes to the socket from the given buffer
                     * 向指定的socket發送信息
                     * 這里向用戶發送握手信息
                     */
                    $status=socket_write($users[$tmpk]['socket'],$hand_message,strlen($hand_message));
                    if($status){
                        echo "與用戶id".$tmpk."握手成功\n";
                        echo $hand_message."\n";
                    }
                }
                // 最后剩下的就為用戶發送消息,做接收操作,由於需要包含二進制數據的轉換,需了解websocket的數據收發協議,下一篇將更新接下來數據的處理
                else{
                    //接收數據處理操作
                }
            }
        }
    }
?>

  結語:由於接下來數據的接收與發送,會涉及到數據的解碼與編碼,下一篇內容將會介紹數據的發送與接收,對各個操作都詳細的解釋。

  自己學習過程中沒看到叫詳細的教程,就寫個專題關於WebSocket的使用,當然也可以使用workman等開源通訊框架,少去很多麻煩,在這里也是為了構造自己的通訊方式,自己編寫。
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原文鏈接:https://blog.csdn.net/Vae_sun/article/details/90318326


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