你真的了解websocket吗？(websock原理详解）

什么是websocket？
WebSocket是在2008年6月诞生，2011年由IEFT标准化为RFC 6455。
WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，并允许服务端主动向客户端推送数据。要知道在websocket之前服务器只能接收浏览器的请求。注：信息只能单向传送为单工；信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工；信息能够同时双向传送则称为全双工。

websocket出现的原因
在webSocket出现之前类似实时通信的手段有两种
1、ajax短轮询
客户端使用ajax间隔一段时间（一般是几秒）便会访问一次服务器，查看是否有新数据产生，如：

13:30:01  客户端：请问有新消息吗？ -----》  服务端 ： 有消息给你
13:30:02  客户端：请问有新消息吗？ -----》  服务端 ： 没有
13:30:03  客户端：请问有新消息吗？ -----》  服务端 ： 没有
13:30:04  客户端：请问有新消息吗？ -----》  服务端 ： 没有
13:30:05  客户端：请问有新消息吗？ -----》  服务端 ： 有消息给你
13:30:06  客户端：请问有新消息吗？ -----》  服务端 ： 没有
13:30:07  客户端：请问有新消息吗？ -----》  服务端 ： 没有
这种做法极大地增加了服务器的负载，而且也称不上是实时通讯

2、长轮询
客户端异步请求服务器数据，服务器如果没有新数据则会将这个请求阻塞住，等到服务器有新数据时才会将数据放入请求，返回客户端，如：

13:30:01  客户端：请问有新消息吗？ -----》  服务端 ： 阻塞中（没有）
13:30:02                                  服务端 ： 阻塞中（没有）
13:30:03                                  服务端 ： 阻塞中（没有）
13:30:04                                  服务端 ： 阻塞中（没有）
13:30:05  客户端：收到新消息。    《------  服务端 ： 有消息给你
13:30:06  客户端：请问有新消息吗？ -----》  服务端 ： 阻塞中（没有）
13:30:07                                  服务端 ： 阻塞中（没有）

长轮询方式属于实时通信，也降低了服务器负载，但是非常考验服务器的并发能力。

这些技术虽然能够解决需求，但是并非最佳方案，因为Http并非是设计来保持长连接的协议，所以webSocket出现了，websocket有以下特点：
1：能够能让服务端和客户端保持持久的通讯，是真正的长链接
2：基于tcp协议的应用层协议，与http平级的链接方式
3：使用http的第一次握手，可以适用所有的web应用程序
解析websocket：
我们发送一次websocket进行解析

GET ws://127.0.0.1:8080/websocket/message HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8080
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Key: 2SpmHEXk0TXWmDUifttkgw==
Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits

首先第一行 Websocket发送get请求首次与服务器连接 ws为统一资源标志符 有ws 与 wss的分别
默认情况下ws使用80端口,而运行在tls之上时wss使用443端口，与http、https是一样的
第二行 Connection: Upgrade 通知服务器将协议升级
第三行 Upgrade: websocket 协议升级为websocket
这是使用websocket必须要用的头内容
第四行Sec-WebSocket-Key是一个16位的随机值，通过base64编码后生成，给服务器进行UUID链接再编码后由客户端检查用。
第五行Sec-WebSocket-Version 协议使用的版本号
第六行 Sec-WebSocket-Extensions 扩展协议可选, 客户端在 WebSocket 握手阶段可以在头部设置该字段指示自己希望使用的 WebSocket 协议拓展

服务端会响应：

HTTP/1.1 101
Connection: upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Accept: +5KoUxChrViYkfKDnsobDGQNsXw=
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate;client_max_window_bits=15

第一行 Connection: upgrade 为服务器接收到协议升级消息
第二行 Upgrade: websocket 协议已经升级
第三行 Sec-WebSocket-Accept 是服务端使用请求头的Sec-WebSocket-Key 经过特殊处理后的Base64码
第四行 Sec-WebSocket-Extensions是扩展协议的对应参数

完成这一次请求后，双方会调用onopen方法表示已经打开了websocket连接
值得注意的是 websocket虽然只发送了一次请求但是有三次握手
如图：

第一次握手：
客户端通过http的第一次握手去连接服务器，告知服务器升级协议并发送Sec-WebSocket-Key过去
第二次握手：
服务器在接收到客户端升级协议的请求之后会取出Sec-WebSocket-Key在后面连接一个GUID,再对连接后的字符串做SHA1，得到16进制表示的字符串，将每两位当作一个字节进行分隔，得到字节数组，对字节数组做Base64，即得到Sec-WebSocket-Accept的值。返回客户端
第三次握手：
客户端在收到Sec-WebSocket-Accept值并验证通过后成功建立连接，就可以互相传递数据了。直至连接关闭。