解析 WebSocket

WebSocket 是一种基于 TCP 的 全双工通信协议，通过在客户端与服务器之间建立持久化连接，实现 低延迟、高频率的双向实时数据传输，解决了传统 HTTP 轮询的效率问题，成为实时交互场景（如聊天、在线游戏、金融行情）的核心技术方案。

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一、WebSocket 的核心原理

1. 连接建立：HTTP 握手升级

• 握手过程：客户端发送 HTTP 请求，头部包含 Upgrade: websocket 和 Sec-WebSocket-Key；服务器响应 101 Switching Protocols 完成协议升级。
• 示例请求头：

  GET /chat HTTP/1.1
  Host: example.com
  Upgrade: websocket
  Connection: Upgrade
  Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
  Sec-WebSocket-Version: 13
  

2. 数据帧结构

• 帧格式：包含操作码（Opcode，如文本/二进制）、掩码（Mask）、负载数据（Payload）。
• 分帧传输：支持大数据分片传输（如视频流），每帧可独立处理。

3. 持久化连接

• 长连接特性：一次握手后连接保持打开，避免 HTTP 的重复建立/断开开销。
• 心跳机制：通过定时发送 Ping/Pong 帧检测连接活性，防止超时断开。

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二、WebSocket 的核心优势

对比维度	WebSocket	传统 HTTP 轮询
通信模式	全双工双向通信	半双工单向请求-响应
延迟	毫秒级实时推送	依赖轮询间隔（通常秒级）
带宽消耗	仅传输有效数据（无重复头部）	大量冗余请求头累积消耗
服务器压力	长连接减少 TCP 握手开销	高频短连接消耗 CPU/内存

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三、典型应用场景

1. 实时通信

• 聊天应用：消息即时送达（如 Slack、微信网页版）。
• 在线协作：协同编辑（如 Google Docs）、远程白板。

2. 高频数据推送

• 金融交易：股票价格实时刷新（如 Bloomberg Terminal）。
• 物联网监控：传感器数据实时上报（如温度、湿度）。

3. 游戏与互动

• 多人在线游戏：玩家动作同步（如 Agar.io）。
• 直播弹幕：观众互动消息实时展示。

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四、技术实现与代码示例