[网络协议]WebSocket

为什么用WebSocket？
HTTP 协议有一个缺陷：通信只能由客户端发起。只能是客户端向服务器发出请求，服务器返回查询结果。HTTP 协议做不到服务器主动向客户端推送信息。

WebSocket最大特点就是，服务器可以主动向客户端推送信息，客户端也可以主动向服务器发送信息，是真正的双向平等对话，属于服务器推送技术的一种。

一共有 4 个事件：

• open —— 连接已建立
• message —— 接收到数据
• error —— WebSocket 错误
• close —— 连接已关闭

let socket = new WebSocket("wss://javascript.info/article/websocket/demo/hello");

socket.onopen = function(e) {
  alert("[open] Connection established");
  alert("Sending to server");
  // 发送消息
  socket.send("My name is John");
};

// 收到消息
socket.onmessage = function(event) {
  alert(`[message] Data received from server: ${event.data}`);
};

socket.onclose = function(event) {
  if (event.wasClean) {
    alert(`[close] Connection closed cleanly, code=${event.code} reason=${event.reason}`);
  } else {
    // 例如服务器进程被杀死或网络中断
    // 在这种情况下，event.code 通常为 1006
    alert('[close] Connection died');
  }
};

socket.onerror = function(error) {
  alert(`[error] ${error.message}`);
};

事件顺序为：open → message → close。

建立 WebSocket
创建 WebSocket 对象

var Socket = new WebSocket(url, [protocol] );

创建后立即连接，在连接期间，浏览器（使用 header）问服务器是否支持WebSocket ，如果支持WebSocket 那么通信就以 WebSocket 协议继续进行，该协议根本不是 HTTP。

new WebSocket(“wss://javascript.info/chat”) 发出的请求的浏览器 header 示例

GET /chat
Host: javascript.info
Origin: https://javascript.info
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Key: Iv8io/9s+lYFgZWcXczP8Q==
Sec-WebSocket-Version: 13

• Origin —— 客户端页面的源，例如 https://javascript.info。WebSocket
  对象是原生支持跨源的。没有特殊的 header 或其他限制。旧的服务器无法处理WebSocket，因此不存在兼容性问题。但是 Origin header 很重要，因为它允许服务器决定是否使用 WebSocket 与该网站通信。
• Connection: Upgrade —— 表示客户端想要更改协议。
• Upgrade: websocket —— 请求的协议是 “websocket”。
• Sec-WebSocket-Key —— 浏览器随机生成的安全密钥。
• Sec-WebSocket-Version —— WebSocket 协议版本，当前为 13。

我们不能使用 XMLHttpRequest 或 fetch 来进行这种 HTTP 请求，因为不允许 JavaScript 设置这些 header。

如果服务器同意切换为 WebSocket 协议，服务器应该返回响应码 101：

101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: hsBlbuDTkk24srzEOTBUlZAlC2g=

这里 Sec-WebSocket-Accept 是 Sec-WebSocket-Key，是使用特殊的算法重新编码的。浏览器使用它来确保响应与请求相对应。

然后，就使用 WebSocket 协议传输数据，我们很快就会看到它的结构（“frames”）。它根本不是 HTTP。

数据传输
WebSocket 通信由 “frames”（即数据片段）组成，可以从任何一方发送，并且有以下几种类型：

• “text frames” —— 包含各方发送给彼此的文本数据。
• “binary data frames” —— 包含各方发送给彼此的二进制数据。
• “ping/pong frames” 被用于检查从服务器发送的连接，浏览器会自动响应它们。
• 还有 “connection close frame” 以及其他服务 frames。

在浏览器里，我们仅直接使用文本或二进制 frames。

WebSocket .send() 方法可以发送文本或二进制数据。

socket.send(body) 调用允许 body 是字符串或二进制格式，包括 Blob，ArrayBuffer 等。不需要额外的设置：直接发送它们就可以了。

当我们收到数据时，文本总是以字符串形式呈现。而对于二进制数据，我们可以在 Blob 和 ArrayBuffer 格式之间进行选择。

它是由 socket.binaryType 属性设置的，默认为 “blob”，因此二进制数据通常以 Blob 对象呈现。

Blob 是高级的二进制对象，它直接与 < a >，< img > 及其他标签集成在一起，因此，默认以 Blob 格式是一个明智的选择。但是对于二进制处理，要访问单个数据字节，我们可以将其改为 “arraybuffer”：

socket.binaryType = "arraybuffer";
socket.onmessage = (event) => {
  // event.data 可以是文本（如果是文本），也可以是 arraybuffer（如果是二进制数据）
};

限速
反复地调用 **socket.send(data)*数据将会缓冲（储存）在内存中，并且只能在网速允许的情况下尽快将数据发送出去。

socket.bufferedAmount 属性储存目前已缓冲的字节数，等待通过网络发送。

我们可以检查它以查看 socket 是否真的可用于传输。

// 每 100ms 检查一次 socket
// 仅当所有现有的数据都已被发送出去时，再发送更多数据
setInterval(() => {
  if (socket.bufferedAmount == 0) {
    socket.send(moreData());
  }
}, 100);

连接关闭

socket.close([code], [reason]);

• code 是一个特殊的 WebSocket 关闭码（可选）
• reason 是一个描述关闭原因的字符串（可选）

通过 close 事件处理器获取了关闭码和关闭原因，例如：

// 关闭方：
socket.close(1000, "Work complete");

// 另一方
socket.onclose = event => {
  // event.code === 1000
  // event.reason === "Work complete"
  // event.wasClean === true (clean close)
};

最常见的数字码：

• 1000 —— 默认，正常关闭（如果没有指明 code 时使用它），
• 1006 —— 没有办法手动设定这个数字码，表示连接丢失（没有 close frame）。

还有其他数字码，例如：

• 1001 —— 一方正在离开，例如服务器正在关闭，或者浏览器离开了该页面，
• 1009 —— 消息太大，无法处理，
• 1011 —— 服务器上发生意外错误，

连接状态
要获取连接状态，可以通过带有值的 socket.readyState 属性：

• 0 —— “CONNECTING”：连接还未建立，
• 1 —— “OPEN”：通信中，
• 2 —— “CLOSING”：连接关闭中，
• 3 —— “CLOSED”：连接已关闭。

总结
WebSocket 是一种在浏览器和服务器之间建立持久连接的现代方式。

• WebSocket 没有跨源限制。
• 浏览器对 WebSocket 支持很好。
• 可以发送/接收字符串和二进制数据。