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WebSocket协议是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的应用层协议#xff0c;位于OSI模型的应用层。它允许服务器主动向客户端推送信息#xff0c;也可以允许客户端主动向服务器发送信息。WebSocket协议的出现主要是为了解决基于HTTP/1.x的Web应用无法实现服务端向客户端…前言
WebSocket协议是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的应用层协议位于OSI模型的应用层。它允许服务器主动向客户端推送信息也可以允许客户端主动向服务器发送信息。WebSocket协议的出现主要是为了解决基于HTTP/1.x的Web应用无法实现服务端向客户端主动推送的问题。虽然WebSocket协议在建立连接时会使用HTTP协议但这并不意味着WebSocket协议是基于HTTP协议实现的。
连接建立过程
WebSocket协议的建立连接过程如下
客户端发送一个HTTP请求到服务器请求中包括希望升级为WebSocket协议的信息即在请求头中包含Upgrade字段值为websocket。服务器收到请求后会返回一个HTTP 101状态码表示同意升级为WebSocket协议同时在响应头中添加Upgrade字段和Connection字段告知客户端已升级为WebSocket协议。客户端收到服务器的响应后会通过TCP通道进行传输通信。
主要特点
WebSocket协议有以下几个特点
单一的TCP连接WebSocket协议使用单一的TCP连接进行全双工通信避免了传统的HTTP协议需要建立多个连接的缺陷。双向平等对话WebSocket协议允许客户端和服务器任意时刻发送信息不再需要轮询或者主动连接。头部信息、Cookie和身份验证WebSocket协议没有头部信息、Cookie和身份验证等开销因此性能开销小通信效率高。保持链路激活通过“ping/pong”帧来保持链路激活避免因长时间无数据交互而断开连接。全双工模式WebSocket是真正意义上的全双工模式即客户端和服务器可以随时发送信息。与HTTP协议的良好兼容性WebSocket建立在TCP协议上与HTTP协议有着良好的兼容性握手阶段采用HTTP协议因此能通过各种HTTP代理服务器进行传输。可以发送文本或二进制数据WebSocket协议可以发送文本或二进制数据满足不同的数据传输需求。无同源限制WebSocket客户端可以与任意服务器通信没有同源限制。 以上是WebSocket协议的主要特点它为http等应用层协议提供服务解决了传统HTTP/1.x协议无法实现服务端向客户端主动推送信息的缺陷使得实时通信变得更加高效和便捷。 优点和缺点
WebSocket协议的优点包括
减少请求费时费资源通过真正的全双工方式建立连接后服务器与客户端可以完全对等可以相互请求减少了不必要的网络请求时间损耗和网络流量。持久连接WebSocket协议通过第一个request建立TCP连接后只要不主动关闭就能一直保持连接状态交换数据。服务端可以主动向客户端发送消息。使用场景广泛WebSocket的使用场景包括社交聊天、弹幕、多玩家游戏、协同编辑、股票基金实时报价、体育实况更新、视频会议/聊天、基于位置的应用、在线教育、智能家居等需要高实时的场景。
WebSocket协议的缺点包括
协议较复杂不是所有浏览器都支持如果连接失败或丢失连接可能会产生一些问题。 以上是WebSocket协议的优点和缺点在使用时可以结合这些特点进行综合考虑。 应用场景
WebSocket协议的应用场景包括但不限于
社交应用实现实时聊天、实时消息推送等功能使得社交应用更加互动、高效。游戏开发用于实现游戏服务器与客户端之间的实时通信支持多人在线游戏和实时互动。实时数据传输例如金融交易系统、实时数据分析系统等用于实时传输数据。实时控制用于实现远程控制、自动化设备等需要实时反馈的场景。实时监控例如监控设备状态、监控交通流量等实时监控系统。
WebSocket与HTTP的区别
WebSocket与HTTP的区别主要体现在以下几个方面
连接方式WebSocket需要浏览器和服务器握手进行建立连接而HTTP是浏览器发起向服务器的连接服务器预先并不知道这个连接。连接长度WebSocket是持久连接而HTTP是短连接即HTTP是可以通过Ajax一直发送请求和长轮循保持一段时间内的连接但本质上还是短连接。连接状态WebSocket是有状态的双向连接而HTTP是无状态的双向连接。通信方式WebSocket是一种双向通信协议模拟Socket协议可以双向发送或接受信息而HTTP是单向的。兼容性WebSocket和HTTP都是基于TCP协议且兼容性都很好。在连接的建立过程中对错误的处理方式相同都使用Request/Response模型进行连接的建立。
总的来说WebSocket是对HTTP协议的一种补充解决了HTTP无法实现双向通信的问题。
Java实现WebSocket示例
下面是一个简单的Java实现WebSocket的示例代码
import java.io.IOException;
import java.net.URI;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
import org.java_websocket.WebSocket;
import org.java_websocket.client.WebSocketClient;
import org.java_websocket.handshake.ServerHandshake;
import org.java_websocket.server.WebSocketServer;public class WebSocketExample {public static void main(String[] args) {// 创建WebSocket客户端并连接服务器WebSocketClient client new WebSocketClient(new URI(ws://localhost:8080/websocket)) {Overridepublic void onOpen(ServerHandshake handshakedata) {System.out.println(连接成功);// 发送消息到服务器sendMessage(Hello, WebSocket!);}Overridepublic void onMessage(String message) {System.out.println(收到服务器消息 message);}Overridepublic void onClose(int code, String reason, boolean remote) {System.out.println(连接断开);}Overridepublic void onError(Exception ex) {ex.printStackTrace();}};try {client.connectBlocking(5000); // 连接服务器等待5秒超时} catch (InterruptedException | ExecutionException | TimeoutException e) {e.printStackTrace();}}
}这个示例代码使用Java WebSocket API实现了一个WebSocket客户端连接到指定的WebSocket服务器并发送/接收消息。在这个示例中我们创建了一个WebSocketClient对象并重写了onOpen、onMessage、onClose和onError方法来处理连接、消息、关闭和错误事件。然后我们调用connectBlocking方法来连接服务器并等待5秒钟超时。如果连接成功我们发送一条消息到服务器并在收到服务器消息时打印出来。如果连接断开或出现错误我们也会打印相关的异常信息。
拓展
通过下面的链接我们一起来来了解更多的常用的一些网络协议 HTTP/2.0协议详解 HTTP1.1协议详解 gRPC协议详解 QUIC协议详解 Dubbo协议详解 RMI协议详解 Hessian协议详解 HTTP1.0协议详解
