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Html5 websocket浅析

Html5 websocket浅析

作者: 我是上帝可爱多 | 来源:发表于2017-08-03 22:29 被阅读32次

初次接触websocket,究竟它与http协议有何不同,
HTTP 协议有一个缺陷:通信只能由客户端发起,HTTP 协议做不到服务器主动向客户端推送信息。
这样说,如果我想服务器定时推送消息,比如说天气预报,每隔一段时间就会变化,如何在客户端获取最新信息。
之前是使用"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。
缺点: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)。

websocket最大的特点: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。

  • 数据格式比较轻量,性能开销小,通信高效。
  • 可以发送文本,也可以发送二进制数据。
  • 没有同源限制,客户端可以与任意服务器通信。

废话不多讲,直接上代码:

var ws = new WebSocket("[wss://echo.websocket.org](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.");
}; 

下面我们来分析会怎么输出:
1.onopen建立连接后输出connection open。
2.send发送一条消息,在onmessage事件里监听,evt.data输出 hello websockets。
3.close关闭连接,最后输出connection closed。

websocket状态

webSocket.readyState

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。

我们可以在这些特殊时刻做许多事情

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;
}

我们可以给每个事件添加多个函数:

ws.addEventListener('open', function (event) {
   console.log('socket open')
});

ws.addEventListener('open', function (event) {
   ws.send('Hello Server!');
});

代码示例

这样吧,我们下面给出一段示例代码,更能说明问题。
1.下面是一个点击切换的事件,控制socket的链接与释放。

function ToggleConnectionClicked() {
         if (SocketCreated && (ws.readyState == 0 || ws.readyState == 1)) {  
               ws.close();
           } else {
               Log("准备连接到聊天服务器 ...");
               try {
                ws = 
                new WebSocket("ws://" + document.getElementById("Connection").value);
                 SocketCreated = true;
               } catch (ex) {
                 Log(ex, "ERROR");
                 return;
               }
               document.getElementById("ToggleConnection").innerHTML = "断开";
               ws.onopen = WSonOpen;
               ws.onmessage = WSonMessage;
               ws.onclose = WSonClose;
               ws.onerror = WSonError;
           }
       };

2.各种事件函数。

function WSonOpen() {
           Log("连接已经建立。", "OK");
           $("#SendDataContainer").show("slow");  //消息发送窗口显示
       };
 
       function WSonMessage(event) {
           Log(event.data);            
       };
 
       function WSonClose() {
           Log("连接关闭。", "ERROR");
           document.getElementById("ToggleConnection").innerHTML = "连接";
           $("#SendDataContainer").hide("slow");
       };
 
 
       function WSonError() {
           Log("WebSocket错误。", "ERROR");
       };

3.当用户按下发送按钮,客户端会调用WebSocket对象向服务器发送信息,并且这个消息会广播给所有的用户

function SendDataClicked()
 {
            if (document.getElementById("DataToSend").value != "") {
                ws.send(document.getElementById("txtName").value + "说 :\"" + 
document.getElementById("DataToSend").value + "\"");
                document.getElementById("DataToSend").value = "";
            }
        };

数据类型

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);
};

可能有同学对blob和arraybuffer(二进制数组)不是很了解,这里我简单讲一下arraybuffer的用法。
ArrayBuffer对象代表储存二进制数据的一段内存,它不能直接读写,只能通过视图(TypedArray视图和DataView视图)来读写,视图的作用是以指定格式解读二进制数据。

var buf = new ArrayBuffer(32);

上面代码生成了一段32字节的内存区域,每个字节的值默认都是0。可以看到,ArrayBuffer构造函数的参数是所需要的内存大小(单位字节)。

为了读写这段内容,需要为它指定视图。DataView视图的创建,需要提供ArrayBuffer对象实例作为参数。

var buf = new ArrayBuffer(32);
var dataView = new DataView(buf);
dataView.getUint8(0) // 0

上面代码对一段32字节的内存,建立DataView视图,然后以不带符号的8位整数格式,读取第一个元素,结果得到0,因为原始内存的ArrayBuffer对象,默认所有位都是0。

ArrayBuffer有一个静态方法isView,返回一个布尔值,表示参数是否为ArrayBuffer的视图实例。这个方法大致相当于判断参数,是否为TypedArray实例或DataView实例。

var buffer = new ArrayBuffer(8);
ArrayBuffer.isView(buffer) // false

var v = new Int32Array(buffer);
ArrayBuffer.isView(v) // true

大家对这段感兴趣的话,可以点 这里.

下面展示了几种数据的发送:

// Sending String
connection.send('your message');

// Sending canvas ImageData as ArrayBuffer
var img = canvas_context.getImageData(100, 100, 400, 320);
var binary = new Uint8Array(img.data.length);
for (var i = 0; i < img.data.length; i++) {
  binary[i] = img.data[i];
}
connection.send(binary.buffer);

// Sending file as Blob
var file = document.querySelector('input[type="file"]').files[0];
connection.send(file);

我们可以截取canvas绘画的图像某一部分,通过二进制数组发送给服务器。

var canvas = document.getElementById('canvas');
var ctx = canvas.getContext('2d');
ctx.rect(10, 10, 100, 100);
ctx.fill();

console.log(ctx.getImageData(50, 50, 100, 100));
// ImageData { width: 100, height: 100, data: Uint8ClampedArray[40000] }

下面分享几个小tip:
1.How to get the IP address of the client?

const WebSocket = require('ws');

const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });

wss.on('connection', function connection(ws, req) {
  const ip = req.connection.remoteAddress;
});

获取远程客户端ip。

2.How to detect and close broken connections?

const WebSocket = require('ws');

const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });

function heartbeat() {
  this.isAlive = true;
}

wss.on('connection', function connection(ws) {
  ws.isAlive = true;
  ws.on('pong', heartbeat);
});

const interval = setInterval(function ping() {
  wss.clients.forEach(function each(ws) {
    if (ws.isAlive === false) return ws.terminate();

    ws.isAlive = false;  // 断开
    ws.ping('', false, true);   //重新ping  如果可以ping通,会接受pong
  });
}, 30000);

上面这个例子检测了与服务器通信的客户端,若是有链接异常的会被terminate。

3.How to send broadcast to all connected client

const server = http.createServer(app);
    const wss = new WebSocket.Server({ server });

   wss.on('connection', function connection(ws) {
     ws.on('message', function(message) {
       wss.broadcast(message);
     }
   }

   wss.broadcast = function broadcast(msg) {
     console.log(msg);
     wss.clients.forEach(function each(client) {
       client.send(msg);  //这个有所疑问 为什么是send 这个时候不该是receive吗 
     });
    };

    server.listen(8080, function listening() {
      console.log('Listening on %d', server.address().port);
    });

上面是服务器接收了一个信息后,将该信息发送给所有与之建立连接的client。或许下面这个更适合。

var ws = require("ws");

  global_counter = 0;
  all_active_connections = {};

  ws.createServer(function (websocket) 
  {
      websocket.on('connect', function() 
      {
          var id = global_counter++;
          all_active_connections[id] = websocket;
          websocket.id = id; 
      }).on('message', function (data) {
          if (data == 'broadcast me!')
          {
              for (conn in all_active_connections)
                 all_active_connections[conn].write(data);  // 这里用的write
          }       
      }
    }).on('close', function() {
        delete all_active_connections[websocket.id];
    });
  }).listen(8080);

今天关于websocket的知识就讲解到这里,其实有很多资源可以去学习,socket.io也是一个很好的学习途径,如果有空我会做一期node.js配合socket的文章。

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