谈谈http的长连接和websocket的长连接

向右看齐 2021-11-14 11:20 373阅读 0赞

# HTTP 协议的“缺陷” #

了解http的人都知道，HTTP 协议有一个缺陷：通信只能由客户端发起。例如，我们想了解今天的天气，只能是客户端向服务器发出请求，服务器返回查询结果。HTTP 协议做不到服务器主动向客户端推送信息的， 这种单向请求的特点，注定了如果服务器有连续的状态变化，客户端要获知就非常麻烦，客户端只能使用"轮询"的方式，即每隔一段时间，就发出一个请求，请求服务器有没有状态变化 。可见轮询的效率低，非常浪费资源。  
在http1.1中，默认开启了一个叫Keep-alive的参数，官方的说法是可以用这个来作为长连接。你是否以为既然客户端与服务器保持了长连接，服务器就能主动给客户端推送消息呢？

# 关于Keep-alive的缺点 #

Keep-alive的确可以实现长连接，但是这个长连接是有问题的，本质上依然是客户端主动发起-服务端应答的模式，是没法做到服务端主动发送通知给客户端的。也就是说，在一个HTTP连接中，客户端可以发送多个Request，接收多个Response。但是请记住 Request = Response ， 在HTTP中永远是这样，一个request只能有一个response。而且这个response也是被动的，不能主动发起。放上一张图，图左为没开启Keep-alive，图右为开启了Keep-alive，可以看出依然是一问一答的模式，向较左边只是省略了每次的关闭和打开操作。  
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需要注意的是Keep-alive是指不需要多次建立连接，而非http2.0里面的多路复用，多路复用的意思是客户端可以同时向服务器端发送多个请求，服务器端也可以同时响应多个Response.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMzI5MzM0MzI_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

# 关于websocket #

那么如果我们需要服务器状态变化的时候能够主动通知客户端，我们有没有什么办法呢？这就要用到websocket。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMzI5MzM0MzI_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
上图对比可以看出，相对于传统 HTTP每次请求-应答都需要客户端与服务端建立连接的模式，WebSocket是类似 Socket 的 TCP 长连接的通讯模式，一旦 WebSocket 连接建立后，后续数据都以帧序列的形式传输。在客户端断开 WebSocket 连接或 Server 端断掉连接前，不需要客户端和服务端重新发起连接请求。在海量并发及客户端与服务器交互负载流量大的情况下，极大的节省了网络带宽资源的消耗，有明显的性能优势，且客户端发送和接受消息是在同一个持久连接上发起，实时性优势明显。

WebSocket API 是 HTML5 标准的一部分， 但这并不代表 WebSocket 一定要用在 HTML 中，或者只能在基于浏览器的应用程序中使用。  
在WebSocket中，只需要服务器和浏览器通过TCP协议进行一个握手的动作，然后单独建立一条TCP的通信通道进行数据的传送。WebSocket同HTTP一样也是应用层的协议，但是它是一种双向通信协议，是建立在TCP之上的。websocket的流程大概是以下几步

1.  浏览器、服务器建立TCP连接，三次握手。这是通信的基础，传输控制层，若失败后续都不执行。
2.  TCP连接成功后，浏览器通过HTTP协议向服务器传送WebSocket支持的版本号等信息。（开始前的HTTP握手）
3.  服务器收到客户端的握手请求后，同样采用HTTP协议回馈数据。
4.  当收到了连接成功的消息后，通过TCP通道进行传输通信。

也就是说WebSocket在建立握手时，数据是通过HTTP传输的。但是建立之后，在真正传输时候是不需要TCP协议的。  
看看一次websocket的握手请求与应答的报文  
WebSocket 客户端连接报文

GET /webfin/websocket/ HTTP/1.1
    Host: localhost
    Upgrade: websocket
    Connection: Upgrade
    Sec-WebSocket-Key: xqBt3ImNzJbYqRINxEFlkg==
    Origin: 
    http://localhost
    :8080
    Sec-WebSocket-Version: 13

可以看到，客户端发起的 WebSocket 连接报文类似传统 HTTP 报文，”Upgrade：websocket”参数值表明这是 WebSocket 类型请求，“Sec-WebSocket-Key”是 WebSocket 客户端发送的一个 base64 编码的密文，要求服务端必须返回一个对应加密的“Sec-WebSocket-Accept”应答，否则客户端会抛出“Error during WebSocket handshake”错误，并关闭连接。

服务端收到报文后返回的数据格式类似：  
WebSocket 服务端响应报文

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
    Upgrade: websocket
    Connection: Upgrade
    Sec-WebSocket-Accept: K7DJLdLooIwIG/MOpvWFB3y3FE8=

“Sec-WebSocket-Accept”的值是服务端采用与客户端一致的密钥计算出来后返回客户端的,“HTTP/1.1 101 Switching Protocols”表示服务端接受 WebSocket 协议的客户端连接，经过这样的请求-响应处理后，客户端服务端的 WebSocket 连接握手成功, 后续就可以进行 TCP 通讯了。

# WebSocket与Socket的关系 #

Socket其实并不是一个协议，而是为了方便使用TCP或UDP而抽象出来的一层，是位于应用层和传输控制层之间的一组接口。

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

当两台主机通信时，必须通过Socket连接，Socket则利用TCP/IP协议建立TCP连接。TCP连接则更依靠于底层的IP协议，IP协议的连接则依赖于链路层等更低层次。

WebSocket则是一个典型的应用层协议。

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参考：https://www.cnblogs.com/Javi/p/9303020.html

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