本文介紹 WebSocket 協議的使用方法。
一、為什麼需要 WebSocket？
初次接觸 WebSocket 的人，都會問同樣的問題：我們已經有了 HTTP 協議，為什麼還需要另一個協議？它能帶來什麼好處？
答案很簡單，因為 HTTP 協議有一個缺陷：通訊只能由客戶端發起。
舉例來說，我們想了解今天的天氣，只能是客戶端向伺服器發出請求，伺服器返回查詢結果。HTTP 協議做不到伺服器主動向客戶端推送資訊。
這種單向請求的特點，註定瞭如果伺服器有連續的狀態變化，客戶端要獲知就非常麻煩。我們只能使用“輪詢”：每隔一段時候，就發出一個詢問，瞭解伺服器有沒有新的資訊。最典型的場景就是聊天室。
輪詢的效率低，非常浪費資源（因為必須不停連線，或者 HTTP 連線始終開啟）。因此，工程師們一直在思考，有沒有更好的方法。WebSocket 就是這樣發明的。
二、簡介
WebSocket 協議在2008年誕生，2011年成為國際標準。所有瀏覽器都已經支援了。
它的最大特點就是，伺服器可以主動向客戶端推送資訊，客戶端也可以主動向伺服器傳送資訊，是真正的雙向平等對話，屬於伺服器推送技術的一種。
其他特點包括：
（1）建立在 TCP 協議之上，伺服器端的實現比較容易。
（2）與 HTTP 協議有著良好的相容性。預設埠也是80和443，並且握手階段採用 HTTP 協議，因此不容易遮蔽，能通過各種 HTTP 代理伺服器。
（3）資料格式比較輕量，效能開銷小，通訊高效。
（4）可以傳送文字，也可以傳送二進位制資料。
（5）沒有同源限制，客戶端可以與任意伺服器通訊。
（6）協議識別符號是ws（如果加密，則為wss），伺服器網址就是 URL。
|
1 2 |
ws://example.com:80/some/path |
三、客戶端的簡單示例
WebSocket 的用法相當簡單。
下面是一個網頁尾本的例子（點選這裡看執行結果），基本上一眼就能明白。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
var ws = new WebSocket("wss://echo.websocket.org"); ws.onopen = function(evt) { console.log("Connection open ..."); ws.send("Hello WebSockets!"); }; ws.onmessage = function(evt) { console.log( "Received Message: " + evt.data); ws.close(); }; ws.onclose = function(evt) { console.log("Connection closed."); }; |
四、客戶端的 API
WebSocket 客戶端的 API 如下。
4.1 WebSocket 建構函式
WebSocket 物件作為一個建構函式，用於新建 WebSocket 例項。
|
1 2 |
var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080'); |
執行上面語句之後，客戶端就會與伺服器進行連線。
例項物件的所有屬性和方法清單，參見這裡。
4.2 webSocket.readyState
readyState屬性返回例項物件的當前狀態，共有四種。
- CONNECTING：值為0，表示正在連線。
- OPEN：值為1，表示連線成功，可以通訊了。
- CLOSING：值為2，表示連線正在關閉。
- CLOSED：值為3，表示連線已經關閉，或者開啟連線失敗。
下面是一個示例。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
switch (ws.readyState) { case WebSocket.CONNECTING: // do something break; case WebSocket.OPEN: // do something break; case WebSocket.CLOSING: // do something break; case WebSocket.CLOSED: // do something break; default: // this never happens break; } |
4.3 webSocket.onopen
例項物件的onopen屬性，用於指定連線成功後的回撥函式。
|
1 2 3 4 |
ws.onopen = function () { ws.send('Hello Server!'); } |
如果要指定多個回撥函式，可以使用addEventListener`方法。
|
1 2 3 4 |
ws.addEventListener('open', function (event) { ws.send('Hello Server!'); }); |
4.4 webSocket.onclose
例項物件的onclose屬性，用於指定連線關閉後的回撥函式。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
ws.onclose = function(event) { var code = event.code; var reason = event.reason; var wasClean = event.wasClean; // handle close event }; ws.addEventListener("close", function(event) { var code = event.code; var reason = event.reason; var wasClean = event.wasClean; // handle close event }); |
4.5 webSocket.onmessage
例項物件的onmessage屬性，用於指定收到伺服器資料後的回撥函式。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
ws.onmessage = function(event) { var data = event.data; // 處理資料 }; ws.addEventListener("message", function(event) { var data = event.data; // 處理資料 }); |
注意，伺服器資料可能是文字，也可能是二進位制資料（blob物件或Arraybuffer物件）。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
ws.onmessage = function(event){ if(typeof event.data === String) { console.log("Received data string"); } if(event.data instanceof ArrayBuffer){ var buffer = event.data; console.log("Received arraybuffer"); } } |
除了動態判斷收到的資料型別，也可以使用binaryType屬性，顯式指定收到的二進位制資料型別。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
// 收到的是 blob 資料 ws.binaryType = "blob"; ws.onmessage = function(e) { console.log(e.data.size); }; // 收到的是 ArrayBuffer 資料 ws.binaryType = "arraybuffer"; ws.onmessage = function(e) { console.log(e.data.byteLength); }; |
4.6 webSocket.send()
例項物件的send()方法用於向伺服器傳送資料。
傳送文字的例子。
|
1 2 |
ws.send('your message'); |
傳送 Blob 物件的例子。
|
1 2 3 4 5 |
var file = document .querySelector('input[type="file"]') .files[0]; ws.send(file); |
傳送 ArrayBuffer 物件的例子。
|
1 2 3 4 |
// Sending canvas ImageData as ArrayBuffer var img = canvas_context.getImageData(0, 0, 400, 320); var binary = new Uint8Array(img.data.length); for (var i = 0; i |
4.7 webSocket.bufferedAmount
例項物件的bufferedAmount屬性，表示還有多少位元組的二進位制資料沒有傳送出去。它可以用來判斷髮送是否結束。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
var data = new ArrayBuffer(10000000); socket.send(data); if (socket.bufferedAmount === 0) { // 傳送完畢 } else { // 傳送還沒結束 } |
4.8 webSocket.onerror
例項物件的onerror屬性，用於指定報錯時的回撥函式。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 |
socket.onerror = function(event) { // handle error event }; socket.addEventListener("error", function(event) { // handle error event }); |
五、服務端的實現
WebSocket 伺服器的實現，可以檢視維基百科的列表。
常用的 Node 實現有以下三種。
具體的用法請檢視它們的文件，這裡不詳細介紹了。
六、WebSocketd
下面，我要推薦一款非常特別的 WebSocket 伺服器：Websocketd。
它的最大特點，就是後臺指令碼不限語言，標準輸入（stdin）就是 WebSocket 的輸入，標準輸出（stdout）就是 WebSocket 的輸出。
舉例來說，下面是一個 Bash 指令碼counter.sh。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
#!/bin/bash echo 1 sleep 1 echo 2 sleep 1 echo 3 |
命令列下執行這個指令碼，會輸出1、2、3，每個值之間間隔1秒。
|
1 2 3 4 5 |
$ bash ./counter.sh 1 2 3 |
現在，啟動websocketd，指定這個指令碼作為服務。
|
1 2 |
$ websocketd --port=8080 bash ./counter.sh |
上面的命令會啟動一個 WebSocket 伺服器，埠是8080。每當客戶端連線這個伺服器，就會執行counter.sh指令碼，並將它的輸出推送給客戶端。
|
1 2 3 4 5 6 |
var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080/'); ws.onmessage = function(event) { console.log(event.data); }; |
上面是客戶端的 JavaScript 程式碼，執行之後會在控制檯依次輸出1、2、3。
有了它，就可以很方便地將命令列的輸出，發給瀏覽器。
|
1 2 |
$ websocketd --port=8080 ls |
上面的命令會執行ls命令，從而將當前目錄的內容，發給瀏覽器。使用這種方式實時監控伺服器，簡直是輕而易舉（程式碼）。
更多的用法可以參考官方示例。
websocketd 的實質，就是命令列的 WebSocket 代理。只要命令列可以執行的程式，都可以通過它與瀏覽器進行 WebSocket 通訊。下面是一個 Node 實現的回聲服務greeter.js。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
process.stdin.setEncoding('utf8'); process.stdin.on('readable', function() { var chunk = process.stdin.read(); if (chunk !== null) { process.stdout.write('data: ' + chunk); } }); |
啟動這個指令碼的命令如下。
|
1 2 |
$ websocketd --port=8080 node ./greeter.js |
官方倉庫還有其他各種語言的例子。