WebSocket魔法师：打造实时应用的无限可能 | 京东物流技术团队

1、背景

在开发一些前端页面的时候，总是能接收到这样的需求：如何保持页面并实现自动更新数据呢？以往的常规做法，是前端使用定时轮询后端接口，获取响应后重新渲染前端页面，这种做法虽然能达到类似的效果，但是依然有很多缺点，缺点就不在这里说了，感兴趣的小伙伴可以自行查阅一下。现在让我们回忆一下，我们有没有想过，是否有一种技术，服务器可以主动将数据推送给客户端进行渲染，而不再是客户端向服务器发出请求等待返回结果呢？接下来，让我们一起了解weboskcet。

2、什么是websocket

websocket是HTML5规范的一个部分，它借鉴了socket的思想，实现了浏览器与服务器全双工通信，达到了即时通信的效果。websocket协议基于TCP协议实现，包含初始的握手过程，以及后续的多次数据帧双向传输过程，避免服务器频繁打开多个HTTP连接，从而能更好的节省服务器资源和带宽，提高工作效率与资源利用率

3、工作原理

websocket的通信规范，首先浏览器通过HTTP协议发出websocket的连线请求，服务器进行响应，这个过程称为握手，握手完成后，客户端和服务器之间建立一个类似TCP的连接，使用websocket协议，从而实现它们之间的通信。

4、与HTTP的关系

相同点：

1、都是基于TCP协议，且都是可靠性传输协议；

2、都是应用层协议；

3、websocket支持两种资源标志符ws（默认80端口）与wss（默认443端口），类似HTTP和HTTPS；

不同点：

1、websocket是双向通信协议，HTTP是单向的；

2、websocket是需要浏览器和服务器握手进行建立连接的，HTTP是浏览器发起向服务器的连接，服务器预先并不知道这个连接。

联系点：

websocket在建立握手时，数据是通过HTTP传输的，建立之后的数据传输将不再需要HTTP协议，而是websocket协议；

5、websocket创建与常用的属性方法

5.1 websocket属性

属性	描述
readyState	只读属性 readyState 表示连接状态，可以是以下值：0 ：表示连接尚未建立。1 ：表示连接已建立，可以进行通信。2 ：表示连接正在进行关闭。3 ：表示连接已经关闭或者连接不能打开。
bufferedAmount	只读属性 bufferedAmount 已被 send() 放入正在队列中等待传输，但是还没有发出的 UTF-8 文本字节数。
CONNECTING	值为0，表示正在连接
OPEN	值为1，表示连接已建立，可以进行通信
CLOSING	值为2，表示连接正在关闭
CLOSED	值为3，表示连接已经关闭或者连接不能打开

// 创建websocket
var ws = new WebSocket("ws://www.example.com");
  if(ws.readyState == ws.CONNECTING){
    console.log('连接正在打开');
  }

  ws.onopen = function () {
    ws.send(consumerId);
    if(ws.readyState == ws.CONNECTING){
      console.log('连接正在打开1');
    }
    if(ws.readyState == ws.OPEN){
      console.log('连接已打开');
    }
    console.log('已经建立连接');
    // 关闭连接
    // ws.close()
  };


  // 连接关闭时触发
  ws.onclose = function () {
    if(ws.readyState == ws.CLOSED){
      console.log('连接已关闭')
    }
  };

  // 连接错误
  ws.onerror = function () {
    console.log('连接错误');
  };

5.2 weboscket事件

事件	处理程序	描述
open	onopen	连接建立时触发
message	onmessage	接收消息时触发
error	onerror	发生错误时触发
close	onclose	关闭连接时触发

5.3 客户端的简单示例

// 创建websocket
var ws = new WebSocket("ws://www.example.com");

// 连接成功时触发
ws.onopen = function(e) {
    console.log("Connectiong open ...");
    // 发送消息
    ws.send("Hello WebSocket");
};

// 接收消息时触发
ws.onmessage = function(e) {
    console.log("Received Message: " + e.data);
    ws.close();
};

// 关闭连接时触发
ws.onclose = function(e) {
    console.log("Connection closed");
};

// 出现错误时触发
ws.onerror = function(e) {
    console.log("error");
};

5.4 服务端的简单示例

# 创建websocket服务端
from tornado.websocket import WebSocketHandler

class wsHandler(WebSocketHandler):
    # 保存连接的用户，用于后续推送消息
    connect_users = set()
    
    # 已与客户端建立连接
    def open(self):
        print("开启WebSocket opened")
        self.connect_users.add(self)

    # 关闭客户端连接
    def on_close(self):
        self.connect_users.remove(self)
    
    # 接收到消息
    def on_message(self, message): 
        self.write_message("接收到客户端的消息：{}".format(message))

    # 所有用户发送消息
    @classmethod
    def send_demand_updates(cls, message):
        # 使用@classmethod可以使类方法在调用的时候不用进行实例化
        # 给所有用户推送消息（此处可以根据需要，修改为给指定用户进行推送消息）
        for user in cls.connect_users:
            user.write_message(message)

    # 允许WebSocket的跨域请求
    def check_origin(self, origin):
        return True

if __name__ == "__main__":
    # 调用
    wsHandler。send_demand_updates("服务端发送给客户端的消息")

注意：示例中使用python语言，需依托tornado框架搭建后端web服务端，文章中不再说明如何搭建服务端，感兴趣的小伙伴可自行尝试。tornado内置websocket模块，能更简单的支持使用websocket。

6、总结

websocket提供了一种低延迟、高性能的双向数据通信，不同与web开发的请求、处理、等待响应模式，它是客户端、服务端因为同一个连接直接就可以数据互传的模式，特别适合实时数据交互的应用进行开发。

实用点：

1、websocket连接建立后，后续的数据传输都将以帧序列的形式传输；

2、在客户端断开websocket连接或服务端中断连接前，不需要客户端和服务端重新发起连接请求；

3、在海量并发、客户端与服务器交互负载流量大的情况下，节省网络带宽资源的消耗，且客户端发送与接收消息，都是在同一个持久连接上进行，实现了“真长连接”，真正的实现即时通信。

作者：京东物流 骆铜磊

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