HTML5 WebSocket技術(shù)使用詳解

WebSocket

WebSocket是HTML5開始提供的一種瀏覽器與服務(wù)器間進(jìn)行全雙工通訊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

現(xiàn)很多網(wǎng)站為了實(shí)現(xiàn)即時(shí)通訊，所用的技術(shù)都是輪詢(polling)。輪詢是在特定的的時(shí)間間隔（如每1秒），由瀏覽器對(duì)服務(wù)器發(fā)出HTTP請(qǐng)求，然后由服務(wù)器返回最新的數(shù)據(jù)給客服端的瀏覽器，這種方式有一個(gè)很大的弊端，就是會(huì)占用很多的帶寬。

最新的輪詢效果是Comet – 用了AJAX。但這種技術(shù)雖然可達(dá)到全雙工通信，但依然需要發(fā)出請(qǐng)求。

使用WebSocket，瀏覽器和服務(wù)器只需要要做一個(gè)握手的動(dòng)作，然后，瀏覽器和服務(wù)器之間就形成了一條快速通道，兩者之間就直接可以數(shù)據(jù)互相傳送。而且它為我們實(shí)現(xiàn)即時(shí)服務(wù)帶來了兩大好處：

節(jié)省資源：互相溝通的Header是很小的-大概只有 2 Bytes。
推送信息：不需要客戶端請(qǐng)求，服務(wù)器可以主動(dòng)傳送數(shù)據(jù)給客戶端。

socket.io

Socket.IO是一個(gè)WebSocket庫，包括了客戶端的js和服務(wù)器端的nodejs，它的目標(biāo)是構(gòu)建可以在不同瀏覽器和移動(dòng)設(shè)備上使用的實(shí)時(shí)應(yīng)用。

socket.io的特點(diǎn)

易用性：socket.io封裝了服務(wù)端和客戶端，使用起來非常簡(jiǎn)單方便。

跨平臺(tái)：socket.io支持跨平臺(tái)，這就意味著你有了更多的選擇，可以在自己喜歡的平臺(tái)下開發(fā)實(shí)時(shí)應(yīng)用。

自適應(yīng)：它會(huì)自動(dòng)根據(jù)瀏覽器從WebSocket、AJAX長(zhǎng)輪詢、Iframe流等等各種方式中選擇最佳的方式來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)應(yīng)用，非常方便和人性化，而且支持的瀏覽器最低達(dá)IE5.5。

WebSocket 安裝部署

npm install socket.io

服務(wù)監(jiān)聽

socket.io的服務(wù)端啟動(dòng)非常的簡(jiǎn)單，引用socket.io模塊。

var io = require('socket.io');

然后調(diào)用listen函數(shù)，傳入監(jiān)聽的端口號(hào)，開始服務(wù)監(jiān)聽。啟用了80端口用于測(cè)試：

var io = require('socket.io')(80);

注冊(cè)事件

io.on('connection', function (socket) {
  socket.on('disconnect', function () {

  })
})

connection事件在客戶端成功連接到服務(wù)端時(shí)觸發(fā)，有了這個(gè)事件，我們可以隨時(shí)掌握用戶連接到服務(wù)端的信息。

當(dāng)客戶端成功建立連接時(shí)，在connection事件的回調(diào)函數(shù)中，我們還是可以為socket注冊(cè)一些常用的事件,如：disconnect事件，它在客戶端連接斷開是觸發(fā)，這時(shí)候我就知道用戶已經(jīng)離開了。

WebSocket 啟動(dòng)服務(wù)

目前為止，我們已經(jīng)搭建好了一個(gè)最簡(jiǎn)單的socket服務(wù)器，為了在瀏覽器中能夠訪問到我們的服務(wù)，我們還需要在服務(wù)端搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的web服務(wù)器，讓瀏覽器能夠訪問我們的客戶端頁面。

為了便捷，我們選用node.js中常用的express框架來實(shí)現(xiàn)web服務(wù)，示例如下：

var express = require('express');
var app = express();
app.get('/', function (req, res) {
  res.status(200).send('成功連接！')
});
var server = require('http').createServer(app);
var io = require('socket.io')(server);
io.on('connection', function (socket) {

});
server.listen(80);

WebSocket 客戶端引用

服務(wù)端構(gòu)建完畢，下面看一看客戶端應(yīng)該如何使用。

服務(wù)端運(yùn)行后會(huì)在根目錄動(dòng)態(tài)生成socket.io的客戶端js文件，客戶端可以通過固定路徑/socket.io/socket.io.js添加引用。

首先添加網(wǎng)頁index.html,并在網(wǎng)頁中引用客戶端js文件：

script src="http://cdn.bootcss.com/socket.io/2.0.2/socket.io.js">/script>

WebSocket 連接服務(wù)

當(dāng)客戶端成功加載socket.io客戶端文件后會(huì)獲取到一個(gè)全局對(duì)象io，我們將通過io.connect函數(shù)來向服務(wù)端發(fā)起連接請(qǐng)求。

var socket = io.connect('/');
socket.on('connect',function(){
  //連接成功
});
socket.on('disconnect',function(data){
  //連接斷開
});

connect函數(shù)可以接受一個(gè)url參數(shù)，url可以socket服務(wù)的http完整地址，也可以是相對(duì)路徑，如果省略則表示默認(rèn)連接當(dāng)前路徑。與服務(wù)端類似，客戶端也需要注冊(cè)相應(yīng)的事件來捕獲信息，不同的是客戶端連接成功的事件是connect。

了解了客戶端如何使用，下面我們創(chuàng)建網(wǎng)頁index.html，并添加如下內(nèi)容(保存):

html>
head>
  script src="http://cdn.bootcss.com/socket.io/2.0.2/socket.io.js">/script>
  script>
    window.onload = function(){
      var socket = io.connect('/');
      socket.on('connect',function(){
        document.write('連接成功!');
      });
    };
  /script>
/head>
body>
/body>
/html>

頁面添加完畢還要記得在服務(wù)端app.js中為它添加路由，讓我們可以訪問測(cè)試網(wǎng)頁：

app.get('/index',function(req,res){
  res.sendFile('index.html',{root:__dirname});
});

WebSocket 實(shí)時(shí)通訊

服務(wù)端和客戶端都構(gòu)建完畢了，下面開始發(fā)送消息。

當(dāng)我們成功建立連接后，我們可以通過socket對(duì)象的send函數(shù)來互相發(fā)送消息，示例-客戶端向服務(wù)端發(fā)送消息(index.html)：

var socket = io.connect('/');
socket.on('connect',function(){
  //客戶端連接成功后發(fā)送消息'hello world!'
  socket.send('hello world!');
});
socket.on('message',function(data){
  alert(data);
});

連接成功后，我們向服務(wù)端發(fā)送消息hello world!，還為socket注冊(cè)了message事件，它是send函數(shù)對(duì)應(yīng)的接收消息的事件，當(dāng)服務(wù)端向客戶端send消息時(shí)，我們就可以在message事件中接收到發(fā)送過來的消息。

服務(wù)端向客戶端發(fā)送消息也可以通過send的方式，示例 - 服務(wù)端向客戶端發(fā)送消息(app.js)：

var io = require('scoket.io');
io.on('connection', function (socket) {
  socket.send('Hello World!');
  socket.on('message', function (data) {
    console.log(data);
  })
});

與客戶端相同，服務(wù)端也需要為socket注冊(cè)message事件來接收客戶端發(fā)送過來的消息。

WebSocket 發(fā)送信息

socket.io既然是用來實(shí)現(xiàn)通訊的，那么如何發(fā)送、接收信息才是根本。

在socket.io中，emit函數(shù)用于發(fā)送數(shù)據(jù)，我們使用send的方式實(shí)現(xiàn)了信息的互發(fā)，其實(shí)send函數(shù)只是emit的封裝，實(shí)際上還是使用了emit，且看send函數(shù)是如何實(shí)現(xiàn)的：

function send(){
 var args = toArray(arguments);
 args.unshift('message');
 this.emit.apply(this, args);
 return this;
}

在send函數(shù)中，獲取到原來的參數(shù)，并在原來的基礎(chǔ)上插入了一個(gè)參數(shù)message，然后調(diào)用了emit函數(shù)。通過send函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，我們也學(xué)會(huì)了emit函數(shù)的用法，它有多個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是事件名稱，在接收端注冊(cè)該事件就可以接收到發(fā)送過去的信息，事件名稱可以自由定義，在不同的場(chǎng)景下，我們可以定義不同的事件來接收消息。第二個(gè)參數(shù)才是發(fā)送的數(shù)據(jù)。了解清楚了工作原理，下面來將send替換成emit函數(shù)發(fā)送信息：

//app.js
io.on('connection',function(socket){
   socket.emit('message','連接成功！');
   socket.on('message',function(data){
  });
});

WebSocket 服務(wù)端事件

事件監(jiān)聽是實(shí)現(xiàn)通訊的基礎(chǔ)，因此充分了解socket.io的事件，學(xué)習(xí)如何在正確的時(shí)候使用它們至關(guān)重要。在一些關(guān)鍵的的狀態(tài)下，socket.io可以注冊(cè)相應(yīng)的事件，通過事件監(jiān)聽，我們可以在這些事件中作出反應(yīng)，常用的事件如下：

connection——客戶端成功連接到服務(wù)器。

message——捕獲客戶端send信息。。

disconnect——客戶端斷開連接。

error——發(fā)生錯(cuò)誤。

WebSocket 客戶端

較服務(wù)端而言，客戶端提供更多的監(jiān)聽事件，在實(shí)時(shí)應(yīng)用中，我們可以為這些事件注冊(cè)監(jiān)聽并作出反應(yīng)，例如：connect提示用戶連接成功，disconnect時(shí)提示用戶停止服務(wù)等等。

connection——成功連接到服務(wù)器。

connecting——正在連接。

disconnect——斷開連接。

connect_failed——連接失敗。

error——連接錯(cuò)誤。

message——監(jiān)聽服務(wù)端send的信息。

reconnect_failed——重新連接失敗。

reconnect——重新連接成功。

reconnecting——正在重連。

那么客戶端socket發(fā)起連接時(shí)的順序是怎么樣的呢？當(dāng)?shù)谝淮芜B接時(shí)，事件觸發(fā)順序?yàn)椋?connecting → connect；

當(dāng)失去連接時(shí)，事件觸發(fā)順序?yàn)椋篸isconnect → reconnecting → connecting → reconnect → connect。

WebSocket 命名空間

命名空間著實(shí)是一個(gè)非常實(shí)用好用的功能。我們可以通過命名空間，劃分出不同的房間，在房間里的廣播和通信都不會(huì)影響到房間以外的客戶端。

那么如何創(chuàng)建房間呢？在服務(wù)端，通過of("")的方式來劃分新的命名空間：

io.of('chat').on('connection',function(socket){
});

示例中，我們創(chuàng)建一個(gè)名為chat的房間，客戶端可以通過如下方式連接到指定的房間：

var socket = io.connect('/chat');

雖然連接到指定的房間，但是我們也可以在服務(wù)端操作，自由的進(jìn)出房間：

socket.join('chat');//進(jìn)入chat房間
socket.leave('chat');//離開chat房間

WebSocket 廣播消息

在實(shí)時(shí)應(yīng)用中，廣播是一個(gè)不可或缺的功能，socket.io提供兩種服務(wù)端廣播方式。

第一種廣播方式可以稱之為'全局廣播'，顧名思義，全局廣播就是所有連接到服務(wù)器的客戶端都會(huì)受到廣播的信息：

socket.broadcast.emit('DATA',data);

但是，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，我們很多時(shí)候并不需要所有用戶都收到廣播信息，有的廣播信息只發(fā)送給一部分客戶端，比如某個(gè)房間里面的用戶，那么可以使用如下方式：

socket.broadcast.to('chat').emit('DATA',data);

中間件

socket.io提供中間件功能，我們可以通過中間件來對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行預(yù)處理，比如身份驗(yàn)證：

io.use(function(socket, next){
 if (socket.request.headers.cookie) return next();
 next(new Error('Authentication error'));
});

示例中展示了通過中間件進(jìn)行身份驗(yàn)證，當(dāng)沒有cookie的時(shí)候拋出異常。

傳遞參數(shù)

在很多應(yīng)用場(chǎng)景中，客戶端發(fā)起連接請(qǐng)求時(shí)都需要傳遞參數(shù)，這些參數(shù)可能是身份驗(yàn)證、初始化設(shè)置等等，那么socket.io發(fā)起連接時(shí)如何傳遞參數(shù)呢？

var socket = io.connect('/');

由于connect函數(shù)發(fā)起連接的參數(shù)是一個(gè)url，你可能會(huì)想到把參數(shù)拼接到url上，如http://xxxx?xx=xxxx，但是很遺憾這樣是行不通的，我們可以通過這樣的方式來傳遞參數(shù)：

var socket = io.connect('/',{ _query:'sid=123456' });

在服務(wù)端可以這樣獲取到傳遞的參數(shù):

io.use(function(socket){
   var query = socket.request._query;
   var sid = query.sid; 
});

客戶端傳遞的參數(shù)已經(jīng)被解析成了一個(gè)json對(duì)象，這個(gè)對(duì)象就是_query。