WebSocket概念原理及使用注意事项 - 实践

1. 概念与原理

什么是 WebSocket？

WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的网络协议。它使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。

关键特性：

• 全双工通信：客户端和服务器可以同时发送和接收数据，就像打电话一样。

• 建立在 TCP 之上：WebSocket 本身是一个应用层协议，依赖于底层的 TCP 连接。

• 低开销：在建立连接后，数据传输的头信息很小，通常只有 2-10 字节，远小于 HTTP 请求的头部。

• 实时性：服务器可以主动、即时地向客户端推送消息，无需客户端轮询。

与 HTTP 的关系与区别

• 联系：WebSocket 连接通常通过一个 HTTP 升级请求 来建立。客户端发送一个特殊的 HTTP 请求，告诉服务器希望将协议升级为 WebSocket。

• 区别：

  特性	HTTP	WebSocket
  通信模式	半双工（请求-响应）	全双工
  连接生命周期	短连接（通常）	长连接
  数据推送	只能由客户端发起（轮询）	服务端可主动推送
  头部开销	每次请求/响应都包含完整头部	连接建立后，头部极小

工作原理：握手与数据传输

1. 握手阶段

   • 客户端发送一个 HTTP 请求，头信息中包含：

     text

     GET /chat HTTP/1.1
     Host: server.example.com
     Upgrade: websocket
     Connection: Upgrade
     Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ== // 随机生成的密钥
     Sec-WebSocket-Version: 13

   • 服务器返回一个 HTTP 101 状态码（切换协议）的响应：

     text

     HTTP/1.1 101 Switching Protocols
     Upgrade: websocket
     Connection: Upgrade
     Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+