WebSocket 原理详解：全方位解读

作者：Apifox

2023-10-27
广东
本文字数：1801 字
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WebSocket 的原理

WebSocket 是什么？

WebSocket 是一种新型的协议，它可以在客户端和服务器之间建立长连接，实现双向通信。在传统的 HTTP 协议中，当客户端向服务器发送请求后，服务器会返回响应，然后连接就会断开。而在 WebSocket 中，会话可以一直保持打开，直到某一方关闭连接为止。

WebSocket 与 HTTP

WebSocket 是一种基于标准 HTTP 协议进行双向通信的技术。它实现了客户端和服务端之间的实时数据传输。

传统的 HTTP 协议是无状态的，每次客户端发送请求时需要发送完整的请求头，请求完毕服务端会立即断开连接。这种方式在实时通信中显然不太适合，因为需要频繁的建立和断开连接，而且无法实现服务端主动向客户端发送信息。

WebSocket 的原理

生活例子

我们可以以一个生活小例子，来让大家认识一下 WebSocket。

假设你在和朋友通过手机通话，你们之间的通信就类似于 WebSocket。只要你们之间的通话一直保持联系，你们就可以实现实时通信，互相交流。而 HTTP 请求则更像是发一封电子邮件，你需要先发送电子邮件请求，并等待对方回复你的电子邮件，这会花费更多的时间。

这正好体现了 WebSocket 的优势，即它的通信过程更快速，可以实现实时通信，而不必重复发送请求。

原理讲解

先来看看 WebSocket 的请求头示例：

GET /chat HTTP/1.1Host: server.example.comUpgrade: websocketConnection: UpgradeSec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==Sec-WebSocket-Version: 13Origin: http: //example.comCookie: session_id=123456789

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在 WebSocket 协议中，建立连接时需要进行一次“握手”。这个握手过程与 HTTP 协议类似，但使用的是 WebSocket 协议的特定头部格式。在客户端发送 WebSocket 请求时，其请求头部包括一个特殊的 "Upgrade" 标识，表示希望升级连接为 WebSocket。同时还需要包含一个 "Sec-WebSocket-Key"，它是随机生成的一段字符串，用于在服务器端验证请求的合法性。

当服务器收到这个 WebSocket 请求时，会进行一次握手确认，响应头部包含一个 "Upgrade" 标识，并指明应用的协议是 WebSocket。响应头部还包含一个 "Sec-WebSocket-Accept"，这是一个根据客户端请求头部的 "Sec-WebSocket-Key" 计算的特殊字符串。如果服务器验证通过，那么连接就被升级为 WebSocket 协议。

在建立连接之后，客户端和服务器之间可以进行任意的双向通信。WebSocket 协议支持文本和二进制数据的传输，因此可以在浏览器端实现实时聊天、游戏、文件传输等各种应用。在传输数据时，WebSocket 协议使用了一种特殊的分帧格式，可以确保数据的完整性和顺序性。

总之，WebSocket 协议通过建立长连接，可以实现多种实时应用，它具有低延迟、高并发、易于实现的特点。在实际应用中，WebSocket 协议已经被广泛地应用于在线游戏、即时通讯、股票行情等各个领域。