作者:Ovear 
链接:https://www.zhihu.com/question/20215561/answer/40316953
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一、WebSocket是HTML5出的东西(协议),也就是说HTTP协议没有变化,或者说没关系,但HTTP是不支持持久连接的(长连接,循环连接的不算)
首先HTTP有1.1和1.0之说,也就是所谓的keep-alive,把多个HTTP请求合并为一个,但是Websocket其实是一个新协议,跟 HTTP协议基本没有关系,只是为了兼容现有浏览器的握手规范而已,也就是说它是HTTP协议上的一种补充可以通过这样一张图理解
有交集,但是并不是全部。
另外Html5是指的一系列新的API,或者说新规范,新技术。Http协议本身只有1.0和1.1,而且跟Html本身没有直接关系。。
通俗来说,你可以用HTTP协议传输非Html数据,就是这样=。=
再简单来说,层级不一样

二、Websocket是什么样的协议,具体有什么优点
首先,Websocket是一个持久化的协议,相对于HTTP这种非持久的协议来说。
简单的举个例子吧,用目前应用比较广泛的PHP生命周期来解释。
1) HTTP的生命周期通过Request来界定,也就是一个Request 一个Response,那么HTTP1.0,这次HTTP请求就结束了。
在HTTP1.1中进行了改进,使得有一个keep-alive,也就是说,在一个HTTP连接中,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,也就是说一个request只能有一个response。而且这个response也是被动的,不能主动发起。

教练,你BB了这么多,跟Websocket有什么关系呢?
_(:з」∠)_好吧,我正准备说Websocket呢。。
首先Websocket是基于HTTP协议的,或者说借用了HTTP的协议来完成一部分握手。
在握手阶段是一样的
-------以下涉及专业技术内容,不想看的可以跳过lol:,或者只看加黑内容--------
首先我们来看个典型的Websocket握手(借用Wikipedia的。。)
GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com
熟悉HTTP的童鞋可能发现了,这段类似HTTP协议的握手请求中,多了几个东西。
我会顺便讲解下作用。
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
这个就是Websocket的核心了,告诉Apache、Nginx等服务器:注意啦,窝发起的是Websocket协议,快点帮我找到对应的助理处理~不是那个老土的HTTP。
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
首先,Sec-WebSocket-Key 是一个Base64 encode的值,这个是浏览器随机生成的,告诉服务器:泥煤,不要忽悠窝,我要验证尼是不是真的是Websocket助理。
然后,Sec_WebSocket-Protocol 是一个用户定义的字符串,用来区分同URL下,不同的服务所需要的协议。简单理解:今晚我要服务A,别搞错啦~
最后,Sec-WebSocket-Version 是告诉服务器所使用的Websocket Draft(协议版本),在最初的时候,Websocket协议还在 Draft 阶段,各种奇奇怪怪的协议都有,而且还有很多期奇奇怪怪不同的东西,什么Firefox和Chrome用的不是一个版本之类的,当初Websocket协议太多可是一个大难题。。不过现在还好,已经定下来啦~大家都使用的一个东西~ 脱水:服务员,我要的是13岁的噢→_→

然后服务器会返回下列东西,表示已经接受到请求, 成功建立Websocket啦!
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
这里开始就是HTTP最后负责的区域了,告诉客户,我已经成功切换协议啦~
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
依然是固定的,告诉客户端即将升级的是Websocket协议,而不是mozillasocket,lurnarsocket或者shitsocket。
然后,Sec-WebSocket-Accept 这个则是经过服务器确认,并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key。服务器:好啦好啦,知道啦,给你看我的ID CARD来证明行了吧。。
后面的,Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。

至此,HTTP已经完成它所有工作了,接下来就是完全按照Websocket协议进行了。
具体的协议就不在这阐述了。
------------------技术解析部分完毕------------------

你TMD又BBB了这么久,那到底Websocket有什么鬼用,http long poll,或者ajax轮询不都可以实现实时信息传递么。


好好好,年轻人,那我们来讲一讲Websocket有什么用。
来给你吃点胡(苏)萝(丹)卜(红)
三、Websocket的作用
在讲Websocket之前,我就顺带着讲下 long poll 和 ajax轮询 的原理。
首先是 ajax轮询 ,ajax轮询 的原理非常简单,让浏览器隔个几秒就发送一次请求,询问服务器是否有新信息。
场景再现:
客户端:啦啦啦,有没有新信息(Request)
服务端:没有(Response)
客户端:啦啦啦,有没有新信息(Request)
服务端:没有。。(Response)
客户端:啦啦啦,有没有新信息(Request)
服务端:你好烦啊,没有啊。。(Response)
客户端:啦啦啦,有没有新消息(Request)
服务端:好啦好啦,有啦给你。(Response)
客户端:啦啦啦,有没有新消息(Request)
服务端:。。。。。没。。。。没。。。没有(Response) ---- loop

long poll
long poll 其实原理跟 ajax轮询 差不多,都是采用轮询的方式,不过采取的是阻塞模型(一直打电话,没收到就不挂电话),也就是说,客户端发起连接后,如果没消息,就一直不返回 Response给客户端。直到有消息才返回,返回完之后,客户端再次建立连接,周而复始。
场景再现
客户端:啦啦啦,有没有新信息,没有的话就等有了才返回给我吧(Request)
服务端:额。。 等待到有消息的时候。。来 给你(Response)
客户端:啦啦啦,有没有新信息,没有的话就等有了才返回给我吧(Request) -loop

从上面可以看出其实这两种方式,都是在不断地建立HTTP连接,然后等待服务端处理,可以体现HTTP协议的另外一个特点,被动性
何为被动性呢,其实就是,服务端不能主动联系客户端,只能有客户端发起。
简单地说就是,服务器是一个很懒的冰箱(这是个梗)(不会、不能主动发起连接),但是上司有命令,如果有客户来,不管多么累都要好好接待。

说完这个,我们再来说一说上面的缺陷(原谅我废话这么多吧OAQ)
从上面很容易看出来,不管怎么样,上面这两种都是非常消耗资源的。
ajax轮询 需要服务器有很快的处理速度和资源。(速度)
long poll 需要有很高的并发,也就是说同时接待客户的能力。(场地大小)
所以ajax轮询 和long poll 都有可能发生这种情况。

客户端:啦啦啦啦,有新信息么?
服务端:月线正忙,请稍后再试(503 Server Unavailable)
客户端:。。。。好吧,啦啦啦,有新信息么?
服务端:月线正忙,请稍后再试(503 Server Unavailable)

客户端:
然后服务端在一旁忙的要死:冰箱,我要更多的冰箱!更多。。更多。。(我错了。。这又是梗。。)

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言归正传,我们来说Websocket吧
通过上面这个例子,我们可以看出,这两种方式都不是最好的方式,需要很多资源。
一种需要更快的速度,一种需要更多的'电话'。这两种都会导致'电话'的需求越来越高。
哦对了,忘记说了HTTP还是一个无状态协议。(感谢评论区的各位指出OAQ)
通俗的说就是,服务器因为每天要接待太多客户了,是个健忘鬼,你一挂电话,他就把你的东西全忘光了,把你的东西全丢掉了。你第二次还得再告诉服务器一遍。

所以在这种情况下出现了,Websocket出现了。
他解决了HTTP的这几个难题。
首先,被动性,当服务器完成协议升级后(HTTP->Websocket),服务端就可以主动推送信息给客户端啦。
所以上面的情景可以做如下修改。
客户端:啦啦啦,我要建立Websocket协议,需要的服务:chat,Websocket协议版本:17(HTTP Request)
服务端:ok,确认,已升级为Websocket协议(HTTP Protocols Switched)
客户端:麻烦你有信息的时候推送给我噢。。
服务端:ok,有的时候会告诉你的。
服务端:balabalabalabala
服务端:balabalabalabala
服务端:哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈
服务端:笑死我了哈哈哈哈哈哈哈

就变成了这样,只需要经过一次HTTP请求,就可以做到源源不断的信息传送了。(在程序设计中,这种设计叫做回调,即:你有信息了再来通知我,而不是我傻乎乎的每次跑来问你)
这样的协议解决了上面同步有延迟,而且还非常消耗资源的这种情况。
那么为什么他会解决服务器上消耗资源的问题呢?
其实我们所用的程序是要经过两层代理的,即HTTP协议在Nginx等服务器的解析下,然后再传送给相应的Handler(PHP等)来处理。
简单地说,我们有一个非常快速的接线员(Nginx),他负责把问题转交给相应的客服(Handler)
本身接线员基本上速度是足够的,但是每次都卡在客服(Handler)了,老有客服处理速度太慢。,导致客服不够。
Websocket就解决了这样一个难题,建立后,可以直接跟接线员建立持久连接,有信息的时候客服想办法通知接线员,然后接线员在统一转交给客户。
这样就可以解决客服处理速度过慢的问题了。

同时,在传统的方式上,要不断的建立,关闭HTTP协议,由于HTTP是非状态性的,每次都要重新传输identity info(鉴别信息),来告诉服务端你是谁。
虽然接线员很快速,但是每次都要听这么一堆,效率也会有所下降的,同时还得不断把这些信息转交给客服,不但浪费客服的处理时间,而且还会在网路传输中消耗过多的流量/时间。
但是Websocket只需要一次HTTP握手,所以说整个通讯过程是建立在一次连接/状态中,也就避免了HTTP的非状态性,服务端会一直知道你的信息,直到你关闭请求,这样就解决了接线员要反复解析HTTP协议,还要查看identity info的信息。
同时由客户主动询问,转换为服务器(推送)有信息的时候就发送(当然客户端还是等主动发送信息过来的。。),没有信息的时候就交给接线员(Nginx),不需要占用本身速度就慢的客服(Handler)
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至于怎么在不支持Websocket的客户端上使用Websocket。。答案是:不能
但是可以通过上面说的 long poll 和 ajax 轮询来 模拟出类似的效果

 

Ajax vs WebSocket

本站已经不使用Ajax好久了,目前的WebSocket版程序也运行的很稳定。有人问为什么不用Ajax?WebSocket有什么优点吗?我最讨厌这样的问题了,不过这个问题确实值得思考。和TCP比起来WebSocket简直毫无优点,但是和Ajax比起来它几乎浑身都是优点。 
Ajax有什么优点? 
有人回答Ajax可以在页面不刷新的情况下加载并更新数据就是它的优点。这用IFRAME也能做到,根本算不上什么优点。那么Ajax使用起来比IFRAME方便算是优点了吧?这是不可否认的,但仅此而已。由此我们只能得出一个结论:Ajax比IFRAME方式强。这放在2005年也许值得思考,但现在已经是2013年了。比IFRAME强很光荣吗?不过由于Ajax流行了这么多年,浏览器对它已经兼容的非常完美。而且它完全基于HTTP,只需要做前端的封装就可以使用。而且有很多成熟的框架可以直接使用,像jQuery这样的封装,调用时只要一行代码就能搞定。初学者甚至不需要知道什么是XHR对象就可以使用封装好的 Ajax。所以我总结下Ajax的优点就是:兼容性好、易学易用。 
我为什么不用Ajax? 
最重要的原因是它不能满足我的需求,或者说如果非要用Ajax做到同样的效果我需要更大的服务器开销。现代Web的趋势对数据实时同步的需求越来越高,无论是百度贴吧还是QQ空间,它们的程序都有长轮询在工作,以确保服务器上的数据可以实时推送到客户端。但是长轮询是个开销很大的东西,每次通信都需要一个新的 HTTP请求,如果数据交互频繁,服务器就需要处理很多HTTP请求。而且,HTTP请求头中会发送Cookie等一些不必要的数据,这会浪费了大量带宽。当然,数据流方式的Comet也是一种不错的做法,他可以规避长轮询的各种问题。但是它需要在低版本IE上需要使用IFRAME做兼容,算不上纯正的 Ajax方式。而且由于浏览器对XHR对象的实现细节目前没有规范的约束,这种Comet方式的稳定性并不好。所以说Comet是Ajax的硬伤。 
为什么用WebSocket? 
其实是迫不得已!我觉得WebSocket这个协议的设计也有很多蛋疼之处,之前的文章中就喷过它。如果浏览器直接提供TCP的API我一定不会用这种蛋疼的协议!有时候甚至想用UDP,但是浏览器不给兼容有什么办法呢?WebSocket是目前兼容最好的通信API了,虽然IE从10才开始兼容,但是低版本IE我们也可以通过AS上TCP的API来自己封装个WebSocket协议,这在之前的文章中有介绍过。使用WebSocket的另一大原因是很多 Mobile设备上的浏览器也支持它。 
为什么WebSocket至今没有流行起来? 
最重要的原因就是兼容性,要是IE6就兼容早就流行起来了!问题是从IE10才开始兼容,虽然对低版本IE的兼容我们可以变相实现,但很多人就是不愿意使用变相兼容。他们觉得这种实现方式稳定性太差不可靠了。除了兼容性问题就是构架困难的问题,WebSocket的握手协议虽然是形似HTTP但它不是,所以很多 HTTP服务器上难以实现WebSocket。几乎所有CGI方式运行的服务器程序都对WebSocket不友好,所以在服务器方面它就吃了个闭门羹。另外,目前也没有什么比较成熟的WebSocket框架可以用,所以一般的开发者都不会考虑它。 
什么时候不该用WebSocket? 
最大的问题依然是兼容性,虽然我们可以变相兼容到低版本IE上,但是那样就失去了原有的优势。所以如果一个项目面向的用户群使用的浏览器大部分都为低版本 IE时就不该使用WebSocket。另外,WebSocket是长连接,如果客户端的程序没有数据实时同步的需求就没必要使用它。因为长连接会带来一定的服务器内存开销。如果Ajax就能轻松搞定的话就完全没必要兴师动众的搞WebSocket。