什麼是WebSocket協議

隨著科技發展，人們需求越來越多，生活的方方面面都離不開一些實時資訊。比如：疫情期間在家協同辦公、疫情監控目標人的實時運動軌跡、社交中的實時訊息、多玩家互動遊戲、每秒瞬息萬變的股市基金報價、體育實況播放、音視訊聊天、視訊會議、線上教育等等，都可以借用WebSocket TCP連結可以讓資料飛起來。下面就聊一下WebSocket協議。

WebSocket 是HTML5開始提供的一種瀏覽器與伺服器間進行全雙工通訊的網路技術,一種基於 TCP 連線上進行全雙工通訊的協議，相對於 HTTP 這種非持久的協議來說，WebSocket 是一個持久化網路通訊的協議。依靠這種技術可以實現客戶端和伺服器端的長連線，雙向實時通訊。

它不僅可以實現客戶端請求伺服器，同時可以允許服務端主動向客戶端推送資料。是真正的雙向平等對話，屬於伺服器推送技術的一種。在 WebSocket API 中，客戶端和伺服器只需要完成一次握手，兩者之間就直接可以建立永續性的連線，並進行雙向資料傳輸。

「其他特點包括：」

• 建立在 TCP 協議之上，伺服器端的實現比較容易。
• 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，因此握手時不容易遮蔽，能通過各種 HTTP 代理伺服器。
• 資料格式比較輕量，效能開銷小，通訊高效。
• 可以傳送文字，也可以傳送二進位制資料。
• 沒有同源限制，客戶端可以與任意伺服器通訊。
• 協議識別符號是ws(如果加密，則為wss)，伺服器網址就是 URL。
• 協議識別符號是ws(如果加密，則為wss)，伺服器網址就是 URL。

ws://xxx.ayunw.cn:80/some/path
wss://xxx.ayunw.cn:443/some/path

另外客戶端不只是瀏覽器，只要實現了ws或者wss協議的客戶端socket都可以和伺服器進行通訊。

在 Web 應用架構中，連線由 HTTP/1.0 和 HTTP/1.1 處理。HTTP 是客戶端/伺服器模式中 請求一響應 所用的協議，在這種模式中，客戶端(一般是瀏覽器)向伺服器提交 HTTP 請求，伺服器響應請求的資源(例如 HTML 頁面)。

HTTP 是無狀態的，也就是說，它將每個請求當成唯一和獨立的。無狀態協議具有一些優勢，例如，伺服器不需要儲存有關會話的資訊，從而不需要儲存資料。但是，這也意味著在每次 HTTP 請求和響應中都會傳送關於請求的冗餘資訊，比如使用 Cookie 進行使用者狀態的驗證。

隨著客戶端和伺服器之間互動的增加，HTTP 協議在客戶端和伺服器之間通訊所需要的資訊量快速增加。

從根本上講，HTTP 還是 半雙工 的協議，也就是說，在同一時刻資訊的流向只能單向的：客戶端向伺服器傳送請求(單向)，然後伺服器響應請求(單向)。半雙工方式的通訊效率是非常低的。

同時 HTTP 協議有一個缺陷：通訊只能由客戶端發起。

這種單向請求的特點，註定瞭如果伺服器有狀態變化，是無法主動通知客戶端的。

為了能夠及時的獲取伺服器的變化，我們嘗試過各種各樣的方式：

輪詢(polling)：每隔一段時間，就發出一個請求，瞭解伺服器有沒有新的資訊。不精準，有延時，大量無效資料交換。

長輪詢( long polling)：客戶端向伺服器請求資訊，並在設定的時間段內保持連線。直到伺服器有新訊息響應，或者連線超時，這種技術常常稱作“掛起GET”或“擱置POST”。佔用伺服器資源，相對輪詢並沒有優勢，沒有標準化。

流化技術：在流化技術中，客戶端傳送一個請求，伺服器傳送並維護一個持續更新和保持開啟(可以是無限或者規定的時間段)的開放響應。每當伺服器有需要交付給客戶端的資訊時，它就更新響應。伺服器從不發出完成 HTTP 響應。代理和防火牆可能快取響應，導致資訊交付的延遲增加。

上述方法提供了近乎實時的通訊，但是它們也涉及 HTTP 請求和響應首標，包含了許多附加和不必要的首標資料與延遲。此外，在每一種情況下，客戶端都必須等待請求返回，才能發出後續的請求，而這顯著地增加了延退。同時也極大地增加了伺服器的壓力。

Websocket其實是一個新協議，借用了HTTP的協議來完成一部分握手，只是為了相容現有瀏覽器的握手規範而已。Websocket 是一種自然的全雙工、雙向、單套接字連線，解決了 HTTP 協議中不適合於實時通訊的問題。

「一個典型的Websocket握手如下：」

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: 

其中Websocket的核心如下，它告訴Apache、Nginx等伺服器：注意，我發起的是Websocket協議，快點幫我找到對應的助理處理而不是那個老土的HTTP。

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

「伺服器返回如下：」

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

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。