[本文屬原創(chuàng)，如有轉載，請注明出處http://blog.csdn.net/yl02520/article/]

WebSocket是html5新增加的一種通信協議，目前流行的瀏覽器都支持這個協議，例如Chrome，Safari，Firefox，Opera，IE等等，對該協議支持最早的應該是chrome，從chrome12就已經開始支持，隨著協議草案的不斷變化，各個瀏覽器對協議的實現也在不停的更新。該協議還是草案，沒有成為標準，不過成為標準應該只是時間問題了，從WebSocket草案的提出到現在已經有十幾個版本了，目前最新的是版本17，所對應的協議版本號為13，目前對該協議支持最完善的瀏覽器應該是chrome，畢竟WebSocket協議草案也是Google發(fā)布的。

1.     WebSocket API簡介

首先看一段簡單的javascript代碼，該代碼調用了WebSockets的API。

[javascript] view plaincopy

1. var ws = new WebSocket(“ws://echo.websocket.org”);  
2.   
3. ws.onopen = function(){ws.send(“Test!”); };  
4.   
5. ws.onmessage = function(evt){console.log(evt.data);ws.close();};  
6.   
7. ws.onclose = function(evt){console.log(“WebSocketClosed!”);};  
8.   
9. ws.onerror = function(evt){console.log(“WebSocketError!”);};  

這份代碼總共只有5行，現在簡單概述一下這5行代碼的意義。

第一行代碼是在申請一個WebSocket對象，參數是需要連接的服務器端的地址，同http協議使用http://開頭一樣，WebSocket協議的URL使用ws://開頭，另外安全的WebSocket協議使用wss://開頭。

第二行到第五行為WebSocket對象注冊消息的處理函數，WebSocket對象一共支持四個消息 onopen, onmessage, onclose和onerror，當Browser和WebSocketServer連接成功后，會觸發(fā)onopen消息；如果連接失敗，發(fā)送、接收數據失敗或者處理數據出現錯誤，browser會觸發(fā)onerror消息；當Browser接收到WebSocketServer發(fā)送過來的數據時，就會觸發(fā)onmessage消息，參數evt中包含server傳輸過來的數據；當Browser接收到WebSocketServer端發(fā)送的關閉連接請求時，就會觸發(fā)onclose消息。我們可以看出所有的操作都是采用消息的方式觸發(fā)的，這樣就不會阻塞UI，使得UI有更快的響應時間，得到更好的用戶體驗。

[本文屬原創(chuàng)，如有轉載，請注明出處http://blog.csdn.net/yl02520/article/]

Browser已經支持http協議，為什么還要開發(fā)一種新的 WebSocket協議呢？我們知道http協議是一種單向的網絡協議，在建立連接后，它只允許Browser/UA（UserAgent）向 WebServer發(fā)出請求資源后，WebServer才能返回相應的數據。而WebServer不能主動的推送數據給Browser/UA，當初這么設 計http協議也是有原因的，假設WebServer能主動的推送數據給Browser/UA，那Browser/UA就太容易受到攻擊，一些廣告商也會 主動的把一些廣告信息在不經意間強行的傳輸給客戶端，這不能不說是一個災難。那么單向的http協議給現在的網站或Web應用程序開發(fā)帶來了哪些問題呢？

讓我們來看一個案例，現在假設我們想開發(fā)一個基于Web的應用程序去 獲取當前Web服務器的實時數據，例如股票的實時行情，火車票的剩余票數等等，這就需要Browser/UA與WebServer端之間反復的進行 http通信，Browser不斷的發(fā)送Get請求，去獲取當前的實時數據。下面介紹幾種常見的方式：

1.     Polling

這種方式就是通過Browser/UA定時的向Web服務器發(fā)送 http的Get請求，服務器收到請求后，就把最新的數據發(fā)回給客戶端（Browser/UA），Browser/UA得到數據后，就將其顯示出來，然后 再定期的重復這一過程。雖然這樣可以滿足需求，但是也仍然存在一些問題，例如在某段時間內Web服務器端沒有更新的數據，但是Browser/UA仍然需 要定時的發(fā)送Get請求過來詢問，那么Web服務器就把以前的老數據再傳送過來，Browser/UA把這些沒有變化的數據再顯示出來，這樣顯然既浪費了 網絡帶寬，又浪費了CPU的利用率。如果說把Browser發(fā)送Get請求的周期調大一些，就可以緩解這一問題，但是如果在Web服務器端的數據更新很快 時，這樣又不能保證Web應用程序獲取數據的實時性。

2.     Long Polling

上面介紹了Polling遇到的問題，現在介紹一下LongPolling，它是對Polling的一種改進。

Browser/UA發(fā)送Get請求到Web服務器，這時Web服務 器可以做兩件事情，第一，如果服務器端有新的數據需要傳送，就立即把數據發(fā)回給Browser/UA，Browser/UA收到數據后，立即再發(fā)送Get 請求給Web Server；第二，如果服務器端沒有新的數據需要發(fā)送，這里與Polling方法不同的是，服務器不是立即發(fā)送回應給Browser/UA，而是把這個 請求保持住，等待有新的數據到來時，再來響應這個請求；當然了，如果服務器的數據長期沒有更新，一段時間后，這個Get請求就會超 時，Browser/UA收到超時消息后，再立即發(fā)送一個新的Get請求給服務器。然后依次循環(huán)這個過程。

這種方式雖然在某種程度上減小了網絡帶寬和CPU利用率等問題，但是 仍然存在缺陷，例如假設服務器端的數據更新速率較快，服務器在傳送一個數據包給Browser后必須等待Browser的下一個Get請求到來，才能傳遞 第二個更新的數據包給Browser，那么這樣的話，Browser顯示實時數據最快的時間為2×RTT（往返時間），另外在網絡擁塞的情況下，這個應該 是不能讓用戶接受的。另外，由于http數據包的頭部數據量往往很大（通常有400多個字節(jié)），但是真正被服務器需要的數據卻很少（有時只有10個字節(jié)左 右），這樣的數據包在網絡上周期性的傳輸，難免對網絡帶寬是一種浪費。

通過上面的分析可知，要是在Browser能有一種新的網絡協議，能支持客戶端和服務器端的雙向通信，而且協議的頭部又不那么龐大就好了。WebSocket就是肩負這樣一個使命登上舞臺的。

[本文屬原創(chuàng)，如有轉載，請注明出處http://blog.csdn.net/yl02520/article/]

WebSocket協議是一種雙向通信協議，它建立在TCP之上，同http一樣通過TCP來傳輸數據，但是它和http最大的不同有兩 點：1.WebSocket是一種雙向通信協議，在建立連接后，WebSocket服務器和Browser/UA都能主動的向對方發(fā)送或接收數據，就像 Socket一樣，不同的是WebSocket是一種建立在Web基礎上的一種簡單模擬Socket的協議；2.WebSocket需要通過握手連接，類 似于TCP它也需要客戶端和服務器端進行握手連接，連接成功后才能相互通信。

下面是一個簡單的建立握手的時序圖：

這里簡單說明一下WebSocket握手的過程。

當Web應用程序調用new WebSocket(url)接口時，Browser就開始了與地址為url的WebServer建立握手連接的過程。

1.     Browser與WebSocket服務器通過TCP三次握手建立連接，如果這個建立連接失敗，那么后面的過程就不會執(zhí)行，Web應用程序將收到錯誤消息通知。

2.     在TCP建立連接成功后，Browser/UA通過http協議傳送WebSocket支持的版本號，協議的字版本號，原始地址，主機地址等等一些列字段給服務器端。

例如：

[html] view plaincopy

1. GET /chat HTTP/1.1  
2. Host: server.  
3. Upgrade: websocket  
4. Connection: Upgrade  
5. Sec-WebSocket-Key:dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==  
6. Origin: http://  
7. Sec-WebSocket-Protocol: chat,superchat  
8. Sec-WebSocket-Version: 13  

3.     WebSocket服務器收到Browser/UA發(fā)送來的握手請求后，如果數據包數據和格式正確，客戶端和服務器端的協議版本號匹配等等，就接受本次握手連接，并給出相應的數據回復，同樣回復的數據包也是采用http協議傳輸。

[html] view plaincopy

1. HTTP/1.1 101 Switching Protocols  
2. Upgrade: websocket  
3. Connection: Upgrade  
4. Sec-WebSocket-Accept:s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=  
5. Sec-WebSocket-Protocol: chat  

[本文屬原創(chuàng)，如有轉載，請注明出處http://blog.csdn.net/yl02520/article/]

WebSocket與http協議一樣都是基于TCP的，所以他們都是可靠的協議，Web開發(fā)者調用的WebSocket的send函數在 browser的實現中最終都是通過TCP的系統接口進行傳輸的。WebSocket和Http協議一樣都屬于應用層的協議，那么他們之間有沒有什么關系 呢？答案是肯定的，WebSocket在建立握手連接時，數據是通過http協議傳輸的，正如我們上一節(jié)所看到的“GET/chat HTTP/1.1”，這里面用到的只是http協議一些簡單的字段。但是在建立連接之后，真正的數據傳輸階段是不需要http協議參與的。

具體關系可以參考下圖：

[本文屬原創(chuàng)，如有轉載，請注明出處http://blog.csdn.net/yl02520/article/]

如果要搭建一個Web服務器，我們會有很多選擇，市場上也有很多成熟的產品供我們應 用，比如開源的Apache，安裝后只需簡單的配置（或者默認配置）就可以工作了。但是如果想搭建一個WebSocket服務器就沒有那么輕松了，因為 WebSocket是一種新的通信協議，目前還是草案，沒有成為標準，市場上也沒有成熟的WebSocket服務器或者Library實現 WebSocket協議，我們就必須自己動手寫代碼去解析和組裝WebSocket的數據包。要這樣完成一個WebSocket服務器，估計所有的人都想 放棄，幸好的是市場上有幾款比較好的開源庫供我們使用，比如PyWebSocket,WebSocket-Node, LibWebSockets等等，這些庫文件已經實現了WebSocket數據包的封裝和解析，我們可以調用這些接口，這在很大程度上減少了我們的工作 量。

下面就簡單介紹一下這些開源的庫文件。

1.     PyWebSocket

PyWebSocket采用Python語言編寫，可以很好的跨平臺，擴展起來也比較簡單，目前WebKit采用它搭建WebSocket服務器來做LayoutTest。

我們可以獲取源碼通過下面的命令

svn checkouthttp://pywebsocket./svn/trunk/ pywebsocket-read-only

更多的詳細信息可以從http://code.google.com/p/pywebsocket/獲取。

2.     WebSocket-Node

WebSocket-Node采用JavaScript語言編寫，這個庫是建立在nodejs之上的，對于熟悉JavaScript的朋友可參考一下，另外Html5和Web應用程序受歡迎的程度越來越高，nodejs也正受到廣泛的關注。

我們可以從下面的連接中獲取源碼

https://github.com/Worlize/Websocket-Node

3.     LibWebSockets

LibWebSockets采用C/C++語言編寫，可定制化的力度更大，從TCP監(jiān)聽開始到封包的完成我們都可以參與編程。

我們可以從下面的命令獲取源代碼

git clone git://git.warmcat.com/libwebsockets