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使用WebSocket协议来做服务器,JavaScript之WebSocket技

2019-10-21 11:37

写在开始

上面一篇写了一篇使用WebSocket做客户端,然后服务端是socke代码实现的。传送门:webSocket和Socket实现聊天群发

本来我是打算写到一章上的,毕竟实现的都是一样的功能,后来想了想就没写在一起,主要是两个方面,

一个原因是这是另一种实现服务方式,放在一起看着有点乱。单独写也方便查阅。二是写是分开写的回家晚上写一点,不能直接在原文上写,就重新起来一个草稿,但是写完就感觉有点懒,不想整合到一块了。嘿嘿,,,

所以对开头说的不明白的同学可以先看一下前面的东西。看一下基础,事半功倍哦。

这一篇不做功能的更改,既然我们使用了WebSocket为什么不使用到底哪,我不喜欢socket的里面出现的打包请求连接数据处理和发送数据处理。可以没有问题啊。那你继续往下看吧。

首先WebSocket服务器这篇我们还是实现的6个功能:

  • 单聊:可以指定人进行聊天。
  • 群发:这个的意思就是当前服务器内的所有人包含自己,这个就跟一个推送效果一样。
  • 开启连接(客户端):通知除自己以外的所有用户
  • 关闭连接(客户端):通知除自己以外的所有用户
  • 群组A:实现一个群组名字为A
  • 群组B:实现一个群组名字为B

概述

技术点

前端写法都是一样的我就不做过多的叙述了,这里只要是针对socket协议的方法进行修改成WebSocket形式。

首先我这次是把服务写成了一般处理程序进行挂载的。(有些有强迫症的小伙伴想改访问路由路径可以参考一下:mvc中路由的映射和实现IHttpHandler挂载

我在本示例就是把放在model下的一个一般处理程序,改写成了socket路径.

原来访问是:http“//

改完之后是:http“//

在实际项目中可以不暴露文件的真是路径位置,还是有点用处的。

不得不说WebSocket确实不错,比如接受发送数据解析方法都给封装好了。

HTTP协议是一种无状态协议,服务器端本身不具有识别客户端的能力,必须借助外部机制,比如session和cookie,才能与特定客户端保持对话。这多多少少带来一些不便,尤其在服务器端与客户端需要持续交换数据的场合(比如网络聊天),更是如此。为了解决这个问题,HTML5提出了浏览器的WebSocket API。

接受方式

既然使用WebSocket做协议当然接受就不用用socket而是使用WebSocket啦。通过在接受到请求后获取上下文中的WebSocket。

            //创建新WebSocket实例
            WebSocket myClientSocket = context.WebSocket;
            string userId = context.QueryString["userId"];

在这里我们有一点变化就是socke用户是通过socket随机获取的,这里我修改成了页面传输。前台代码:

 var userId = parseInt(Math.random() * (999999 - 100000 + 1) + 100000, 10);
        console.log(userId)
        ws = new WebSocket('ws://' + window.location.hostname + ':' + window.location.port + '/socket?userId=' + userId);

WebSocket的主要作用是,允许服务器端与客户端进行全双工(full-duplex)的通信。举例来说,HTTP协议有点像发电子邮件,发出后必须等待对方回信;WebSocket则是像打电话,服务器端和客户端可以同时向对方发送数据,它们之间存着一条持续打开的数据通道。

判读在线方式

WebSocket有单独的状态来进行在线的判断,不用我们自己写判断处理还是比较好的。

                            #region 关闭Socket处理,删除连接池
                            if (myClientSocket.State != WebSocketState.Open)//连接关闭
                            {
                                if (ListUser.ContainsKey(userId)) ListUser.Remove(userId);//删除连接池
                                break;
                            }
                            #endregion

WebSocket协议完全可以取代Ajax方法,用来向服务器端发送文本和二进制数据,而且还没有“同域限制”。

接受数据

WebSocket也没有辜负我们的期望,接受数据的处理也不需要我们处理的,使用ReceiveAsync方法可以得到消息字节,我们只需要定义一个字节数组段用来接受即可,例如:

                        ArraySegment<byte> buffer = new ArraySegment<byte>(new byte[2048]);//定义字节数组
                        WebSocketReceiveResult result = await myClientSocket.ReceiveAsync(buffer, CancellationToken.None);//获得字节
                        string userMsg = Encoding.UTF8.GetString(buffer.Array, 0, result.Count);//发送过来的消息

是不是感觉特别的方便,没有了那些乱七八糟的处理了。看着还是挺舒心的。

WebSocket不使用HTTP协议,而是使用自己的协议。浏览器发出的WebSocket请求类似于下面的样子:

发送数据

既然接受数据都有单独的方法封装,发送消息没有道理没有的,是的发送使用SendAsync方法,使用形式和ReceiveAsync类似,首先定义一个字节数组段用来存放内容,例如:

                        ArraySegment<byte> buffer = new ArraySegment<byte>(Encoding.UTF8.GetBytes($"用户({userIdA}=>{userIdB}):{msg}"));
                        socket.SendAsync(buffer, WebSocketMessageType.Text, true, CancellationToken.None);

这样子就是一个发送过程,先把要发送的字符串转换成字节数组段,然后把这个数组段使用SendAsync发送出去就可以了。

 注:在上面的两个方法中我们都看到了ArraySegment这个东西,他到底是个什么哪,他是一个命名在System命名空间下的一个结构体。类似与Array数组但是他又不是数组,为什么这么说,因为他可以接受数组段,他可以只保存内容中的一部分而不是全部。就像别人说的小抽屉一样。我是把他理解成先把他放到这里当作数据缓存区,等真实发送的时候进行发送数据。WebSocketMessageType是一个枚举类型,通过F12可以看到:

    // 摘要:
    //     指示消息类型:
    public enum WebSocketMessageType
    {
        //
        // 摘要:
        //     该消息是明文形式。
        Text = 0,
        //
        // 摘要:
        //     消息采用二进制格式。
        Binary = 1,
        //
        // 摘要:
        //     因为收到关闭的消息,接受已完成。
        Close = 2
    }

GET / HTTP/1.1
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Host: example.com
Origin: null
Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==
Sec-WebSocket-Version: 13
上面的头信息显示,有一个HTTP头是Upgrade。HTTP1.1协议规定,Upgrade头信息表示将通信协议从HTTP/1.1转向该项所指定的协议。“Connection: Upgrade”就表示浏览器通知服务器,如果可以,就升级到webSocket协议。Origin用于验证浏览器域名是否在服务器许可的范围内。Sec-WebSocket-Key则是用于握手协议的密钥,是base64编码的16字节随机字符串。

 敬上代码

服务器端的WebSocket回应则是

入口函数

一般处理程序中判断只接受WebSocket协议连接进入的运行:

            if (context.IsWebSocketRequest)
            {
                context.AcceptWebSocketRequest(Accept);
            }
            else
            {

            }

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=
Sec-WebSocket-Origin: null
Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/

消息处理

下面就是同意连接后的主要方法,类似上一篇写的ReceiveMessage方法(接受消息),这里的处理存在一些改动,所以我就把所有代码贴上来了。

 1 #region 处理客户端连接请求
 2         /// <summary>
 3         /// 处理客户端连接请求
 4         /// </summary>
 5         /// <param name="result"></param>
 6         private async Task Accept(AspNetWebSocketContext context)
 7         {
 8             //创建新WebSocket实例
 9             WebSocket myClientSocket = context.WebSocket;
10             string userId = context.QueryString["userId"];
11 
12             try
13             {
14 
15                 string descUser = string.Empty;//目的用户
16                 while (true)
17                 {
18                     if (myClientSocket.State == WebSocketState.Open)
19                     {
20                         ArraySegment<byte> buffer = new ArraySegment<byte>(new byte[2048]);
21                         WebSocketReceiveResult result = await myClientSocket.ReceiveAsync(buffer, CancellationToken.None);
22 
23                         #region 消息处理(字符截取、消息转发)
24                         try
25                         {
26                             #region 关闭Socket处理,删除连接池
27                             if (myClientSocket.State != WebSocketState.Open)//连接关闭
28                             {
29 
30                                 if (ListUser.ContainsKey(userId))
31                                 {
32                                     //退出                       
33                                     SignOut(userId);
34                                     ListUser.Remove(userId);//删除连接池
35                                     Debug.WriteLine("当前退出用户:" + userId);
36                                 }
37                                 break;
38                             }
39                             #endregion
40                             string userMsg = Encoding.UTF8.GetString(buffer.Array, 0, result.Count);//发送过来的消息
41                             string[] resultList = userMsg.Split(',');
42                             if (resultList[0] == "login")
43                             {
44                                 //登录
45                                 Login(userId);
46                                 #region 用户添加连接池
47                                 //第一次open时,添加到连接池中
48                                 if (!ListUser.ContainsKey(userId))
49                                     ListUser.Add(userId, myClientSocket);//不存在,添加
50                                 else
51                                     if (myClientSocket != ListUser[userId])//当前对象不一致,更新
52                                     ListUser[userId] = myClientSocket;
53                                 #endregion
54                                 Debug.WriteLine("当前登录用户:" + userId);
55                             }
56                             else if (resultList[0] == "all")
57                             {
58                                 //群发所有用户
59                                 GroupChat(userId, resultList[1]);
60                             }
61                             else if (resultList[0] == "groupA")
62                             {
63                                 //群组发送
64                                 GroupChatA("groupA", userId, resultList[1]);
65                             }
66                             else if (resultList[0] == "groupB")
67                             {
68                                 //群组发送
69                                 GroupChatA("groupB", userId, resultList[1]);
70                             }
71                             else
72                             {
73                                 //单聊
74                                 SingleChat(userId, resultList[0], resultList[1]);
75                             }
76 
77                         }
78                         catch (Exception exs)
79                         {
80                             //消息转发异常处理,本次消息忽略 继续监听接下来的消息
81                         }
82                         #endregion
83                     }
84                     else
85                     {
86                         break;
87                     }
88                 }//while end
89             }
90             catch (Exception ex)
91             {
92                 Console.WriteLine("Error : " + ex.ToString());
93             }
94         }
95         #endregion

服务器端同样用“Connection: Upgrade”通知浏览器,需要改变协议。Sec-WebSocket-Accept是服务器在浏览器提供的Sec-WebSocket-Key字符串后面,添加“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11” 字符串,然后再取sha-1的hash值。浏览器将对这个值进行验证,以证明确实是目标服务器回应了webSocket请求。Sec-WebSocket-Location表示进行通信的WebSocket网址。

 单聊实现

这里我就不把写的所有单聊,群里,实现群组方法贴上来了,实现的思路还是和以前一样,只是写法不同,我就写一个单聊作为代表示例贴上来。想看全部在下面下载源码就好了。

 #region 单聊
        public void SingleChat(string userIdA, string userIdB, string msg)
        {
            WebSocket socket = ListUser[userIdB];
            if (socket != null)
            {
                if (socket != null && socket.State == WebSocketState.Open)
                {
                    ArraySegment<byte> buffer = new ArraySegment<byte>(Encoding.UTF8.GetBytes($"用户({userIdA}=>{userIdB}):{msg}"));
                    socket.SendAsync(buffer, WebSocketMessageType.Binary, true, CancellationToken.None);
                }
            }

        }
        #endregion

请注意,WebSocket协议用ws表示。此外,还有wss协议,表示加密的WebSocket协议,对应HTTPs协议。
完成握手以后,WebSocket协议就在TCP协议之上,开始传送数据。

 传送门:

基础版本实现简单的websocket:实现服务端webSocket连接通讯

完善websocket实现聊天示例:WebSocket和Socket实现聊天群发

最后在送上github源码:

WebSocket协议需要服务器支持,目前比较流行的实现是基于node.js的socket.io,更多的实现可参阅Wikipedia。至于浏览器端,目前主流浏览器都支持WebSocket协议(包括IE 10+),仅有的例外是手机端的Opera Mini和Android Browser。

客户端

浏览器端对WebSocket协议的处理,无非就是三件事:

***建立连接和断开连接
发送数据和接收数据
处理错误


建立连接和断开连接

首先,客户端要检查浏览器是否支持WebSocket,使用的方法是查看window对象是否具有WebSocket属性。

if(window.WebSocket != undefined) {

 // WebSocket代码

}

然后,开始与服务器建立连接(这里假定服务器就是本机的1740端口,需要使用ws协议)。

if(window.WebSocket != undefined) {

 var connection = new WebSocket('ws://localhost:1740');

}

建立连接以后的WebSocket实例对象(即上面代码中的connection),有一个readyState属性,表示目前的状态,可以取4个值:

0: 正在连接
1: 连接成功
2: 正在关闭
3: 连接关闭
握手协议成功以后,readyState就从0变为1,并触发open事件,这时就可以向服务器发送信息了。我们可以指定open事件的回调函数。

connection.onopen = wsOpen;

function wsOpen (event) { 
console.log(‘Connected to: ‘ + event.currentTarget.URL); 
}

关闭WebSocket连接,会触发close事件。

connection.onclose = wsClose;

function wsClose () { 
console.log(“Closed”); 
}

connection.close();

发送数据和接收数据

连接建立后,客户端通过send方法向服务器端发送数据。

connection.send(message);
除了发送字符串,也可以使用 Blob 或 ArrayBuffer 对象发送二进制数据。

// 使用ArrayBuffer发送canvas图像数据

var img = canvas_context.getImageData(0, 0, 400, 320);

var binary = new Uint8Array(img.data.length);

for (var i = 0; i < img.data.length; i++) {

 binary[i] = img.data[i];

}

connection.send(binary.buffer);
// 使用Blob发送文件 
var file = document.querySelector(‘input[type=”file”]').files[0]; 
connection.send(file);

客户端收到服务器发送的数据,会触发message事件。可以通过定义message事件的回调函数,来处理服务端返回的数据。

connection.onmessage = wsMessage;

function wsMessage (event) { 
console.log(event.data); 
}

上面代码的回调函数wsMessage的参数为事件对象event,该对象的data属性包含了服务器返回的数据。

如果接收的是二进制数据,需要将连接对象的格式设为blob或arraybuffer。

connection.binaryType = 'arraybuffer';

connection.onmessage = function(e) {
 console.log(e.data.byteLength); // ArrayBuffer对象有byteLength属性
};

处理错误

如果出现错误,浏览器会触发WebSocket实例对象的error事件。

connection.onerror = wsError;

function wsError(event) { 
console.log(“Error: “ + event.data); 
}

服务器端

服务器端需要单独部署处理WebSocket的代码。下面用node.js搭建一个服务器环境。

var http = require('http');

var server = http.createServer(function(request, response) {});

假设监听1740端口。

server.listen(1740, function() {

 console.log((new Date()) + ' Server is listening on port 1740');

});

接着启动WebSocket服务器。这需要加载websocket库,如果没有安装,可以先使用npm命令安装。

var WebSocketServer = require('websocket').server;

var wsServer = new WebSocketServer({

 httpServer: server

});

WebSocket服务器建立request事件的回调函数。

var connection;
wsServer.on(‘request', function(req){

connection = req.accept(‘echo-protocol', req.origin); 
});

上面代码的回调函数接受一个参数req,表示request请求对象。然后,在回调函数内部,建立WebSocket连接connection。接着,就要对connection的message事件指定回调函数。

wsServer.on(‘request', function(r){

 connection = req.accept(‘echo-protocol', req.origin);



connection.on('message', function(message) {
 var msgString = message.utf8Data;
 connection.sendUTF(msgString);
});
});

最后,监听用户的disconnect事件。

connection.on('close', function(reasonCode, description) {

 console.log(connection.remoteAddress + ' disconnected.');

});

使用ws模块,部署一个简单的WebSocket服务器非常容易。

var WebSocketServer = require('ws').Server;
var wss = new WebSocketServer({ port: 8080 });

wss.on('connection', function connection(ws) {
 ws.on('message', function incoming(message) {
 console.log('received: %s', message);
 });

 ws.send('something');
});

Socket.io简介

Socket.io是目前最流行的WebSocket实现,包括服务器和客户端两个部分。它不仅简化了接口,使得操作更容易,而且对于那些不支持WebSocket的浏览器,会自动降为Ajax连接,最大限度地保证了兼容性。它的目标是统一通信机制,使得所有浏览器和移动设备都可以进行实时通信。

第一步,在服务器端的项目根目录下,安装socket.io模块。

$ npm install socket.io

第二步,在根目录下建立app.js,并写入以下代码(假定使用了Express框架)。

var app = require('express')();
var server = require('http').createServer(app);
var io = require('socket.io').listen(server);

server.listen(80);

app.get('/', function (req, res) {
 res.sendfile(__dirname + '/index.html');
});

上面代码表示,先建立并运行HTTP服务器。Socket.io的运行建立在HTTP服务器之上。

第三步,将Socket.io插入客户端网页。

<script src="/socket.io/socket.io.js"></script>

然后,在客户端脚本中,建立WebSocket连接。

var socket = io.connect('');

由于本例假定WebSocket主机与客户端是同一台机器,所以connect方法的参数是

socket.on('news', function (data){
 console.log(data);
});

最后,用emit方法向服务器端发送信号,触发服务器端的anotherNews事件。

socket.emit('anotherNews');

请注意,emit方法可以取代Ajax请求,而on方法指定的回调函数,也等同于Ajax的回调函数。
第四步,在服务器端的app.js,加入以下代码。

io.sockets.on('connection', function (socket) {
 socket.emit('news', { hello: 'world' });
 socket.on('anotherNews', function (data) {
 console.log(data);
 });
});

上面代码的io.sockets.on方法指定connection事件(WebSocket连接建立)的回调函数。在回调函数中,用emit方法向客户端发送数据,触发客户端的news事件。然后,再用on方法指定服务器端anotherNews事件的回调函数。

不管是服务器还是客户端,socket.io提供两个核心方法:emit方法用于发送消息,on方法用于监听对方发送的消息。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

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