前言
WebSocket 是一种基于 TCP 协议的全双工通信协议，它允许客户端和服务器之间进行双向通信，而不需要像 HTTP 协议那样每次都发送请求和响应。WebSocket 协议的出现使得 Web 应用程序可以实现实时交互和即时通信等功能，这对于在线游戏、聊天室、股票行情等实时性要求高的应用场景非常重要。
WebSocket 协议的基本概念
WebSocket 协议基于 TCP 协议实现，它提供了类似于 HTTP 协议的请求和响应机制，但协议头和数据格式不同于 HTTP。WebSocket 的请求头和响应头中包含了一些特殊的字段，比如 Upgrade、Connection、Sec-WebSocket-Key 等。WebSocket 协议通过一个固定的地址（ws:// 或 wss://）建立连接，连接成功后客户端和服务器之间可以直接发送消息，不需要像 HTTP 协议那样每次都发送请求和响应。WebSocket 协议的连接可以保持长时间，而不需要像 HTTP 协议那样在每次请求和响应之间重新建立连接，这样可以大大减少网络传输的开销和延迟。
WebSocket 协议的特点
WebSocket 协议具有以下特点：
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实时性好：WebSocket 可以实现实时交互和即时通信，对于在线游戏、聊天室、股票行情等实时性要求高的应用场景非常重要。
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数据传输量小：WebSocket 的协议头和数据格式比 HTTP 更加紧凑，可以大大减少网络传输的开销和延迟。
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双向通信：WebSocket 支持客户端和服务器之间的双向通信，客户端和服务器之间可以直接发送消息，不需要像 HTTP 协议那样每次都发送请求和响应。
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长连接：WebSocket 的连接可以保持长时间，而不需要像 HTTP 协议那样在每次请求和响应之间重新建立连接。
WebSocket 协议与 HTTP 协议的区别
虽然 WebSocket 协议是基于 HTTP 协议的，但是它与 HTTP 协议还存在以下区别：
| 区别 | WebSocket | HTTP |
|---|---|---|
| 建立连接方式 | 使用固定地址建立连接 | 使用 URL 建立连接 |
| 协议头和数据 | 协议头和数据格式比较紧凑 | 协议头和数据格式比较松散 |
| 数据传输方式 | 支持双向通信 | 支持单向请求和响应 |
| 连接的生命周期 | 支持长连接保持通信 | 每次请求响应之间断开连接 |
| 安全性 | 支持 SSL/TLS 协议进行加密 | 只能使用 HTTPS 协议进行加密 |
| 应用场景 | 适用于实时交互、即时通信等实时性要求高的应用场景 | 适用于请求和响应的场景，比如网页浏览等 |
WebSocket 协议的工作流程
WebSocket 协议的工作流程分为三个阶段：握手阶段、数据传输阶段和关闭阶段。
握手阶段
在握手阶段，客户端和服务器之间需要进行一次 HTTP 请求和响应来建立连接。客户端发送一个 HTTP GET 请求给服务器，请求头中包含了 Upgrade、Connection、Sec-WebSocket-Key 等字段，告诉服务器要升级到 WebSocket 协议。服务器收到请求后，会根据请求头中的信息来判断是否支持 WebSocket 协议，如果支持，则发送一个 HTTP 响应给客户端，响应头中包含了 Upgrade、Connection、Sec-WebSocket-Accept 等字段，告诉客户端已经成功升级到 WebSocket 协议。客户端和服务器之间的连接就在这个阶段建立。
数据传输阶段
在数据传输阶段，客户端和服务器之间可以直接发送消息，不需要像 HTTP 协议那样每次都发送请求和响应。客户端可以通过 WebSocket 对象的 send() 方法向服务器发送消息，服务器可以通过 WebSocket 的 onmessage 事件监听客户端发送的消息，然后根据消息的内容进行相应的操作。客户端和服务器之间可以通过 WebSocket 对象的 close() 方法关闭连接，或者等待网络中断或其他原因自动断开连接。
关闭阶段
在关闭阶段，客户端和服务器之间需要发送一系列的消息来完成连接的关闭。客户端可以通过 WebSocket 对象的 close() 方法发送关闭消息给服务器，服务器可以通过 WebSocket 对象的 onclose 事件监听客户端发送的关闭消息，然后发送一条关闭消息给客户端。客户端和服务器之间可以交替发送关闭消息，直到连接关闭为止。
总结
WebSocket 是一种基于 TCP 协议的全双工通信协议，它允许客户端和服务器之间进行双向通信，而不需要像 HTTP 协议那样每次都发送请求和响应。WebSocket 协议具有实时性好、数据传输量小、双向通信和长连接等特点，适用于实时交互和即时通信等实时性要求高的应用场景。WebSocket 协议与 HTTP 协议的区别在于建立连接的方式、协议头和数据格式、数据传输的方式、连接的生命周期、安全性和应用场景等方面。WebSocket 协议的工作流程分为握手阶段、数据传输阶段和关闭阶段，通过握手阶段建立连接、数据传输阶段进行实时通信、关闭阶段完成连接的关闭。
对于开发者来说，理解 WebSocket 协议的基本概念、特点和工作原理是很重要的。在实际应用中，可以使用 WebSocket 协议来实现实时交互、即时通信、多人游戏等功能，提升 Web 应用程序的用户体验和竞争力。
