WebSocket 教程
日期： 2017年5月15日
WebSocket 是一种网络通信协议，很多高级功能都需要它。
本文介绍 WebSocket 协议的使用方法。
一、为什么需要 WebSocket？
初次接触 WebSocket 的人，都会问同样的问题：我们已经有了 HTTP 协议，为什么还需要另一个协议？它能带来什么好处？
答案很简单，因为 HTTP 协议有一个缺陷：通信只能由客户端发起。
举例来说，我们想了解今天的天气，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。
这种单向请求的特点，注定了如果服务器有连续的状态变化，客户端要获知就非常麻烦。我们只能使用"轮询"：每隔一段时候，就发出一个询问，了解服务器有没有新的信息。最典型的场景就是聊天室。
轮询的效率低，非常浪费资源（因为必须不停连接，或者 HTTP 连接始终打开）。因此，工程师们一直在思考，有没有更好的方法。WebSocket 就是这样发明的。
二、简介
WebSocket 协议在2008年诞生，2011年成为国际标准。所有浏览器都已经支持了。
它的最大特点就是，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。
其他特点包括：
（1）建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。
（2）与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443，并且握手阶段采用 HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器。
（3）数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。
（4）可以发送文本，也可以发送二进制数据。
（5）没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。
（6）协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。
ws://example.com:80/some/path
三、客户端的简单示例
WebSocket 的用法相当简单。
下面是一个网页脚本的例子（点击这里看运行结果），基本上一眼就能明白。
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、客户端的 API
WebSocket 客户端的 API 如下。
4.1 WebSocket 构造函数
WebSocket 对象作为一个构造函数，用于新建 WebSocket 实例。
var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');
执行上面语句之后，客户端就会与服务器进行连接。
实例对象的所有属性和方法清单，参见这里。
4.2 webSocket.readyState
readyState属性返回实例对象的当前状态，共有四种。
- CONNECTING：值为0，表示正在连接。
- OPEN：值为1，表示连接成功，可以通信了。
- CLOSING：值为2，表示连接正在关闭。
- CLOSED：值为3，表示连接已经关闭，或者打开连接失败。
下面是一个示例。
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
实例对象的onopen属性，用于指定连接成功后的回调函数。
ws.onopen = function () { ws.send('Hello Server!'); }
如果要指定多个回调函数，可以使用addEventListener方法。
ws.addEventListener('open', function (event) { ws.send('Hello Server!'); });
4.4 webSocket.onclose
实例对象的onclose属性，用于指定连接关闭后的回调函数。
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
实例对象的onmessage属性，用于指定收到服务器数据后的回调函数。
ws.onmessage = function(event) { var data = event.data; // 处理数据 }; ws.addEventListener("message", function(event) { var data = event.data; // 处理数据 });
注意，服务器数据可能是文本，也可能是二进制数据（blob对象或Arraybuffer对象）。
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"); } }
除了动态判断收到的数据类型，也可以使用binaryType属性，显式指定收到的二进制数据类型。
// 收到的是 blob 数据 ws.binaryType = "blob"; ws.onmessage = function(e) { console.log(e.data.size); }; // 收到的是 ArrayBuffer 数据 ws.binaryType = "arraybuffer"; ws.onmessage = function(e) { console.log(e.data.byteLength); };
4.6 webSocket.send()
实例对象的send()方法用于向服务器发送数据。
发送文本的例子。
ws.send('your message');
发送 Blob 对象的例子。
var file = document .querySelector('input[type="file"]') .files[0]; ws.send(file);
发送 ArrayBuffer 对象的例子。
// 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 < img.data.length; i++) { binary[i] = img.data[i]; } ws.send(binary.buffer);
4.7 webSocket.bufferedAmount
实例对象的bufferedAmount属性，表示还有多少字节的二进制数据没有发送出去。它可以用来判断发送是否结束。
var data = new ArrayBuffer(10000000); socket.send(data); if (socket.bufferedAmount === 0) { // 发送完毕 } else { // 发送还没结束 }
4.8 webSocket.onerror
实例对象的onerror属性，用于指定报错时的回调函数。
socket.onerror = function(event) { // handle error event }; socket.addEventListener("error", function(event) { // handle error event });
五、服务端的实现
WebSocket 服务器的实现，可以查看维基百科的列表。
常用的 Node 实现有以下三种。
具体的用法请查看它们的文档，这里不详细介绍了。
六、WebSocketd
下面，我要推荐一款非常特别的 WebSocket 服务器：Websocketd。
它的最大特点，就是后台脚本不限语言，标准输入（stdin）就是 WebSocket 的输入，标准输出（stdout）就是 WebSocket 的输出。
举例来说，下面是一个 Bash 脚本counter.sh。
#!/bin/bash echo 1 sleep 1 echo 2 sleep 1 echo 3
命令行下运行这个脚本，会输出1、2、3，每个值之间间隔1秒。
$ bash ./counter.sh 1 2 3
现在，启动websocketd，指定这个脚本作为服务。
$ websocketd --port=8080 bash ./counter.sh
上面的命令会启动一个 WebSocket 服务器，端口是8080。每当客户端连接这个服务器，就会执行counter.sh脚本，并将它的输出推送给客户端。
var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080/'); ws.onmessage = function(event) { console.log(event.data); };
上面是客户端的 JavaScript 代码，运行之后会在控制台依次输出1、2、3。
有了它，就可以很方便地将命令行的输出，发给浏览器。
$ websocketd --port=8080 ls
上面的命令会执行ls命令，从而将当前目录的内容，发给浏览器。使用这种方式实时监控服务器，简直是轻而易举（代码）。
更多的用法可以参考官方示例。
websocketd 的实质，就是命令行的 WebSocket 代理。只要命令行可以执行的程序，都可以通过它与浏览器进行 WebSocket 通信。下面是一个 Node 实现的回声服务greeter.js。
process.stdin.setEncoding('utf8'); process.stdin.on('readable', function() { var chunk = process.stdin.read(); if (chunk !== null) { process.stdout.write('data: ' + chunk); } });
启动这个脚本的命令如下。
$ websocketd --port=8080 node ./greeter.js
官方仓库还有其他各种语言的例子。
七、GoEasy WebSocket 消息推送服务
大家看了前面的介绍，可能已经发现了，WebSocket 的使用有一个前提条件，就是要自己搭建一个服务。
但是很多时候，它只是一个前后端消息的中介，没有其他功能。单独搭一个服务似乎有点麻烦，尤其是在你的应用并不大的情况下。
很多开发者都希望，直接使用现成的 WebSocket 服务，免得自己搭建，最好还是免费的。
下面就介绍一个国内这样的 WebSocket 服务商 GoEasy。你不需要自己搭建了，前后端接入他们的服务器就可以了，他们的机器都在国内，速度和可靠性有保证。
示例代码可以参考文档，只要几行，就能立刻使用 WebSocket 了。
服务端使用 PHP、C#、Java、Go、Node、Python 等各种语言，都没有问题。客户端支持 Uniapp、各种小程序、Web 等不同应用和 Vue、React、Taro 等主流框架。
GoEasy 2015年就上线了，有很多大企业客户，做到了百万级用户同时在线，每秒千万级消息的实时送达。他们保证消息数据全程加密传输，高并发、低延时，99.95%的高可用。
只要你的 DAU（日活跃用户数）不超过200，他们的服务是永久免费的，对于个人的小型应用应该够用了。企业的商业项目需要付费，还提供私有部署。
八、参考链接
- How to Use WebSockets
- WebSockets - Send & Receive Messages
- Introducing WebSockets: Bringing Sockets to the Web
（完）
文档信息
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- 发表日期： 2017年5月15日