代码改变世界

【HTML5】HTML5 WebSocket简介以及简单示例

2013-10-08 18:28  sniper007  阅读(10004)  评论(0编辑  收藏

互联网发展到现在,早已超越了原始的初衷,人类从来没有像现在这样依赖过他;也正是这种依赖,促进了互联网技术的飞速发展。而终端设备的创新与发展,更加速了互联网的进化;

 

HTTP/1.1规范发布于1999年,同年12月24日,HTML4.01规范发布;尽管已到2012年,但HTML4.01仍是主流;虽然 HTML5的草案已出现了好几个年头,但转正日期,遥遥无期,少则三五年,多则数十年;而HTML5的客户代理(对于一般用户而言,就是浏览器),则已百 家争鸣,星星向荣;再加上移动终端的飞速发展,在大多数情况下,我们都可以保证拥有一个HTML5的运行环境,所以,我们来分享一下HTML5中的 WebSocket协议;

本文包含以下六个方面:
1. WebSocket的前世今生
2. WebSocket是什么
3. 为什么使用WebSocket
4. WebSocket API

5. DEMO

以上六点分为两大块,前3点侧重理论,主要让大家明白WebSocket是什么,而后3点则结合代码实战,加深对WebSocket的认知。

一、WebSocket的前世今生

Web 应用的信息交互过程通常是客户端通过浏览器发出一个请求,服务器端接收和审核完请求后进行处理并返回结果给客户端,然后客户端浏览器将信息呈现出来,这种 机制对于信息变化不是特别频繁的应用尚能相安无事,但是对于那些实时要求比较高的应用来说就显得捉襟见肘了。我们需要一种高效节能的双向通信机制来保证数 据的实时传输。有web TCP之称的WebSocket应运而生,给开发人员提供了一把强有力的武器来解决疑难杂症。
(PS:其实,在早期的HTML5规范中,并没有包含WebSocket的定义,一些早期的HTML5书籍中,完全没有WebSocket的介绍。直到后来,才加入到当前的草案中。)

二、WebSocket是什么?

其实,从背景介绍中,我们大致的可以猜出,WebSocket是干什么用的。前面我们提到,WebSocket有web TCP之称,既然是TCP,肯定是用来做通信的,但是它又有不同的地方,WebSocket作为HTML5中新增的一种通信协议,由通信协议和编程API 组成,它能够在浏览器和服务器之间建立双向连接,以基于事件的方式,赋予浏览器原生的实时通信能力,来扩展我们的web应用,增加用户体验,提升应用的性 能。何谓双向?服务器端和客户端可以同时发送并响应请求,而不再像HTTP的请求和响应。

三、为什么使用WebSocket

在WebSocket出现之前,我们有一些其它的实时通讯方案,比较常用的有轮询,长轮询,流,还有基于Flash的交换数据的方式,接下来,我们一一分析一下,各种通信方式的特点。

① 轮询
这是最早的一种实现实时web应用的方案;原理比较简单易懂,就是客户端以一定的时间间隔向服务器发送请求,以频繁请求的方式来保持客户端和服务器端的数 据同步。但是问题也很明显:当客户端以固定频率向服务器端发送请求时,服务器端的数据可能并没有更新,这样会带来很多无谓的请求,浪费带宽,效率低下。

② 长轮询
长轮询是对定时轮询的改进和提高,目地是为了降低无效的网络传输。当服务器端没有数据更新的时候,连接会保持一段时间周期直到数据或状态改变或者时间过 期,通过这种机制来减少无效的客户端和服务器间的交互。当然,如果服务端的数据变更非常频繁的话,这种机制和定时轮询比较起来没有本质上的性能的提高。

③ 流
长轮询是对定时轮询的改进和提高,目地是为了降低无效的网络传输。当服务器端没有数据更新的时候,连接会保持一段时间周期直到数据或状态改变或者时间过 期,通过这种机制来减少无效的客户端和服务器间的交互。当然,如果服务端的数据变更非常频繁的话,这种机制和定时轮询比较起来没有本质上的性能的提高。

④ 基于Flash的实时通讯方式
Flash有自己的socket实现,这为实时通信提供了可能。我们可以利用Flash完成数据交换,再利用Flash暴露出相应的接口,方便 JavaScript调用,来达到实时传输数据的目的。这种方式比前面三种方式都要高效,而且应用场景比较广泛;因为flash本身的安装率很高;但是在 当前的互联网环境下,移动终端对flash的支持并不好,以IOS为主的系统中根本没有flash的存在,而在android阵营中,虽然有flash的 支持,但实际的使用效果差强人意,即使是配置较高的移动设备,也很难让人满意。就在前几天(2012年6月底),Adobe官方宣布,不在支持 android4.1以后的系统,这基本上宣告了flash在移动终端上的死亡。

下面是轮询和长轮询的信息流转图:

对比完四种不同的实时通信方式,不难发现,除了基于flash的方案外,其它三种方式都是用AJAX方式来模拟实时的效果,每次客户端和服务器端交 互时,都是一次完整的HTTP请求和应答的过程,而每一次的HTTP请求和应答都带有完整的HTTP头信息,这就增加每次的数据传输量,而且这些方案中客 户端和服务端的编程实现比较复杂。

接下来,我们再来看一下WebSocket,为什么要使用它呢?高效节能,简单易用。
下图是来自websocket.org的测试结果:

在流量和负载增大的情况下,WebSocket 方案相比传统的 Ajax 轮询方案有极大的性能优势;而在开发方面,也十分简单,我们只需要实例化WebSocket,创建连接,查看是否连接成功,然后就可以发送和相应消息了。我们会在后面的实例中去详细的说明API。

四、WebSocket API

上面我们介绍了WebSocket服务端的知识,接下来,我们需要编写客户端代码了。在前面我们说过,客户端的API也是一如既往的简单:

见上图:ready state中定义的是socket的状态,分为connection、open、closing和closed四种状态,从字面上就可以区分出它们所代表的状态。


上图描述的是WebSocket的事件,分为onopen、onerror和onclose;


上图为消息的定义,主要是接收和发送消息。注意:可以发送二进制的数据。

以上个图的具体的含义就不再一一赘述,详细描述请参考:
http://www.w3.org/TR/2012/WD-websockets-20120524/
PS:由于WebSocket API(截止到2012年7月)还是草案,API文档和上文所描述的会有所不同,请以官方文档为主,这也是我为什么不详细描述API中各个属性的原因。

另外一点需要提醒大家的是:在前端开发中,浏览器兼容是必不可少的,而WebSocket在主浏览器中的兼容还是不错的,火狐和Chrome不用 说,最新版的支持非常不错,而且支持二进制数据的发送和接收。但是IE9并不支持,对于国内的大多数应用场景,WebSocket无法大规模使用。

截图来自(http://tongji.baidu.com/data/browser),之所以选择百度的统计数据,是因为更加符合国内的实际情况。图中 所展示的是2012年4月1日到2012年6月30日之间的统计数据,从图中不难看出IE6.0、奇虎360、IE7.0和IE8.0加起来一共占据了 77%的市场,FireFox属于其他,chrome只有5.72%的份额,再一次告诉我们,我们的主战场依然是IE系。

既然是IE系,那么对于WebSocket在实际app中的应用就基本不可能了。但我们完全可以在chrome、FireFox、以及移动版的IOS浏览器中使用它。

五、DEMO

NodeJS比较简单,所以选择NodeJS,本身并没有原生的WebSocket支持,但是有第三方的实现(大家要是有兴趣的话,完全可以参考WebSocket协议来做自己的实现),我们选择了“ws”作为我们的服务器端实现。

安装ws:npm install ws

关于ws,具体查看http://einaros.github.io/ws/  简介

DEMO有ws.html,ws.js 

ws.html源码:

 1 <html>
 2 <head>
 3 <title>这是一个测试用例</title>
 4 </head>
 5 <body>
 6 
 7 <p id="info"></p>
 8 <p><input type="text" id="name"/></p>
 9 <p><input type="text" id="msg"/></p>
10 <p><input type="button" id="sub"/></p>
11 
12 <script type="text/javascript">
13 function $(str){
14     return document.getElementById(str);
15 }
16 var name = $('name');
17 var msg = $('msg');
18 var info = $('info');
19 var sub = $('sub');
20 var ws = new WebSocket('ws://localhost:8080/');
21 ws.onopen = function(){
22     info.innerHTML = '连接成功建立<br/>';
23 }
24 ws.onmessage = function(e){
25     info.innerHTML += e.data+'<br/>';
26 }
27 sub.onclick = function(){
28     ws.send(name.value+":"+msg.value);
29 }
30 </script>
31 </body>
32 </html>

ws.js源码:

 1 var cons = new Array();
 2 var ws = require('ws').Server;
 3 var server = new ws({host:"localhost",port:8080});
 4 server.on('connection',function(ws){
 5   console.log('new connection founded successfully');
 6   cons.push(ws);
 7   ws.on('message',function(data){
 8     for(var i=0;i<cons.length;i++){
 9         cons[i].send(data);
10     }
11   });
12   ws.on('close',function(){
13     for(var i=0;i<cons.length;i++){
14        if(cons[i] == ws) cons.splice(i,1);
15     }
16   });
17 });
18 console.log('websocket-server running...');

麻痹,本来博客园编辑器有上传压缩包的,现在木有了,次奥

参考:http://ued.sina.com.cn/?p=900