如何用JS WebSocket實現(xiàn)簡單聊天

更新時間：2021年05月07日 10:48:29 作者：淺笑·

這篇文章主要介紹了如何用JS WebSocket實現(xiàn)簡單聊天，對websocket感興趣的同學，可以參考下

短輪詢（Polling）

短輪詢的實現(xiàn)思路就是瀏覽器端每隔幾秒鐘向服務器端發(fā)送 HTTP 請求，服務端在收到請求后，不論是否有數據更新，都直接進行響應。在服務端響應完成，就會關閉這個 TCP 連接，代碼實現(xiàn)也最簡單，就是利用 XHR，通過 setInterval 定時向后端發(fā)送請求，以獲取最新的數據。

setInterval(function() {
  fetch(url).then((res) => {
      // success code
  })
}, 3000);

優(yōu)點：實現(xiàn)簡單。

缺點：會造成數據在一小段時間內不同步和大量無效的請求，安全性差、浪費資源。

長輪詢（Long-Polling）

客戶端發(fā)送請求后服務器端不會立即返回數據，服務器端會阻塞請求連接不會立即斷開，直到服務器端有數據更新或者是連接超時才返回，客戶端才再次發(fā)出請求新建連接、如此反復從而獲取最新數據。大致效果如下：

客戶端代碼如下：

function async() {
    fetch(url).then((res) => {
        async();
        // success code
    }).catch(() => {
        // 超時
        async();
    })
}

優(yōu)點：比 Polling 做了優(yōu)化，有較好的時效性。

缺點：保持連接掛起會消耗資源，服務器沒有返回有效數據，程序超時。

WebSocket

前面提到的短輪詢（Polling）和長輪詢（Long-Polling），都是先由客戶端發(fā)起 Ajax 請求，才能進行通信，走的是 HTTP 協(xié)議，服務器端無法主動向客戶端推送信息。

當出現(xiàn)類似體育賽事、聊天室、實時位置之類的場景時，輪詢就顯得十分低效和浪費資源，因為要不斷發(fā)送請求，連接服務器。WebSocket 的出現(xiàn)，讓服務器端可以主動向客戶端發(fā)送信息，使得瀏覽器具備了實時雙向通信的能力。

沒用過 WebSocket 的人，可能會以為它是個什么高深的技術。其實不然，WebSocket 常用的 API 不多也很容易掌握，不過在介紹如何使用之前，讓我們先看看它的通信原理。

通信原理

當客戶端要和服務端建立 WebSocket 連接時，在客戶端和服務器的握手過程中，客戶端首先會向服務端發(fā)送一個 HTTP 請求，包含一個 Upgrade 請求頭來告知服務端客戶端想要建立一個 WebSocket 連接。

在客戶端建立一個 WebSocket 連接非常簡單：

let ws = new WebSocket('ws://localhost:9000');

類似于 HTTP 和 HTTPS，ws 相對應的也有 wss 用以建立安全連接，本地已 ws 為例。這時的請求頭如下：

Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Cache-Control: no-cache
Connection: Upgrade    // 表示該連接要升級協(xié)議
Cookie: _hjMinimizedPolls=358479; ts_uid=7852621249; CNZZDATA1259303436=1218855313-1548914234-%7C1564625892; csrfToken=DPb4RhmGQfPCZnYzUCCOOade; jsESSIONID=67376239124B4355F75F1FC87C059F8D; _hjid=3f7157b6-1aa0-4d5c-ab9a-45eab1e6941e; acw_tc=76b20ff415689655672128006e178b964c640d5a7952f7cb3c18ddf0064264
Host: localhost:9000
Origin: http://localhost:9000
Pragma: no-cache
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits
Sec-WebSocket-Key: 5fTJ1LTuh3RKjsJxydyifQ==        // 與響應頭 Sec-WebSocket-Accept 相對應
Sec-WebSocket-Version: 13    // 表示 websocket 協(xié)議的版本
Upgrade: websocket    // 表示要升級到 websocket 協(xié)議
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_14_0) AppleWebKit/537.36 (Khtml, like Gecko) Chrome/76.0.3809.132 Safari/537.36

響應頭如下：

Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: ZUip34t+bCjhkvxxwhmdEOyx9hE=
Upgrade: websocket

此時響應行（General）中可以看到狀態(tài)碼 status code 是 101 Switching Protocols，表示該連接已經從 HTTP 協(xié)議轉換為 WebSocket 通信協(xié)議。轉換成功之后，該連接并沒有中斷，而是建立了一個全雙工通信，后續(xù)發(fā)送和接收消息都會走這個連接通道。

注意，請求頭中有個 Sec-WebSocket-Key 字段，和相應頭中的 Sec-WebSocket-Accept 是配套對應的，它的作用是提供了基本的防護，比如惡意的連接或者無效的連接。Sec-WebSocket-Key 是客戶端隨機生成的一個 base64 編碼，服務器會使用這個編碼，并根據一個固定的算法：

GUID = "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11";    //  一個固定的字符串
accept = base64(sha1(key + GUID));    // key 就是 Sec-WebSocket-Key 值，accept 就是 Sec-WebSocket-Accept 值

其中 GUID 字符串是RFC6455官方定義的一個固定字符串，不得修改。

客戶端拿到服務端響應的 Sec-WebSocket-Accept 后，會拿自己之前生成的 Sec-WebSocket-Key 用相同算法算一次，如果匹配，則握手成功。然后判斷 HTTP Response 狀態(tài)碼是否為 101（切換協(xié)議），如果是，則建立連接，大功告成。

實現(xiàn)簡單單聊

下面來實現(xiàn)一個純文字消息類型的一對一聊天（單聊）功能，廢話不多說，直接上代碼，注意看注釋。

客戶端：

function connectWebsocket() {
    ws = new WebSocket('ws://localhost:9000');
    // 監(jiān)聽連接成功
    ws.onopen = () => {
        console.log('連接服務端WebSocket成功');
        ws.send(JSON.stringify(msgData));    // send 方法給服務端發(fā)送消息
    };

    // 監(jiān)聽服務端消息(接收消息)
    ws.onmessage = (msg) => {
        let message = JSON.parse(msg.data);
        console.log('收到的消息：', message)
        elUl.innerhtml += `<li>小秋：${message.content}</li>`;
    };

    // 監(jiān)聽連接失敗
    ws.onerror = () => {
        console.log('連接失敗，正在重連...');
        connectWebsocket();
    };

    // 監(jiān)聽連接關閉
    ws.onclose = () => {
        console.log('連接關閉');
    };
};
connectWebsocket();

從上面可以看到 WebSocket 實例的 API 很容易理解，簡單好用，通過 send() 方法可以發(fā)送消息，onmessage 事件用來接收消息，然后對消息進行處理顯示在頁面上。當 onerror 事件（監(jiān)聽連接失?。┯|發(fā)時，最好進行執(zhí)行重連，以保持連接不中斷。

服務端 Node: （這里使用ws庫）

const path = require('path');
const express = require('express');
const app = express();
const server = require('http').Server(app);
const WebSocket = require('ws');

const wss = new WebSocket.Server({ server: server });

wss.on('connection', (ws) => { 

  // 監(jiān)聽客戶端發(fā)來的消息
  ws.on('message', (message) => {
    console.log(wss.clients.size);
    let msgData = JSON.parse(message);   
    if (msgData.type === 'open') {
      // 初始連接時標識會話
      ws.sessionId = `${msgData.fromUserId}-${msgData.toUserId}`;
    } else {
      let sessionId = `${msgData.toUserId}-${msgData.fromUserId}`;
      wss.clients.forEach(client => {
        if (client.sessionId === sessionId) {
          client.send(message);     // 給對應的客戶端連接發(fā)送消息
        }
      })  
    }
  })

  // 連接關閉
  ws.on('close', () => {
    console.log('連接關閉');  
  });
});

同理，服務端也有對應的發(fā)送和接收的方法。完整示例代碼見這里

這樣瀏覽器和服務端就可以愉快的發(fā)送消息了，效果如下：

其中綠色箭頭表示發(fā)出的消息，紅色箭頭表示收到的消息。

心跳?；?/h3>

在實際使用 WebSocket 中，長時間不通消息可能會出現(xiàn)一些連接不穩(wěn)定的情況，這些未知情況導致的連接中斷會影響客戶端與服務端之前的通信，

為了防止這種的情況的出現(xiàn)，有一種心跳?；畹姆椒ǎ嚎蛻舳司拖裥奶粯用扛艄潭ǖ臅r間發(fā)送一次 ping，來告訴服務器，我還活著，而服務器也會返回 pong，來告訴客戶端，服務器還活著。ping/pong 其實是一條與業(yè)務無關的假消息，也稱為心跳包。

可以在連接成功之后，每隔一個固定時間發(fā)送心跳包，比如 60s:

setInterval(() => {
    ws.send('這是一條心跳包消息');
}, 60000)

總結

通過上面的介紹，大家應該對 WebSocket 有了一定認識，其實并不神秘，這里對文章內容簡單總結一下。當創(chuàng)建 WebSocket 實例的時候，會發(fā)一個 HTTP 請求，請求報文中有個特殊的字段 Upgrade，然后這個連接會由 HTTP 協(xié)議轉換為 WebSocket 協(xié)議，這樣客戶端和服務端建立了全雙工通信，通過 WebSocket 的 send 方法和 onmessage 事件就可以通過這條通信連接交換信息。

以上就是如何用JS WebSocket實現(xiàn)簡單聊天的詳細內容，更多關于WebSocket的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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