有了 HTTP 协议，为什么还需要 Websocket？

WebSocket 是一种基于 TCP 连接上进行全双工通信的协议，相对于 HTTP 这种非持久的协议来说，WebSocket 是一个持久化网络通信的协议。

它不仅可以实现客户端请求服务器，同时可以允许服务端主动向客户端推送数据。在 WebSocket API 中，客户端和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

为什么需要 WebSocket

在 Web 应用架构中，连接由 HTTP/1.0 和 HTTP/1.1 处理。HTTP 是客户端/服务器模式中请求一响应所用的协议，在这种模式中，客户端(一般是浏览器)向服务器提交 HTTP 请求，服务器响应请求的资源(例如 HTML 页面)。

HTTP 是无状态的，也就是说，它将每个请求当成唯一和独立的。无状态协议具有一些优势，例如，服务器不需要保存有关会话的信息，从而不需要存储数据。但是，这也意味着在每次 HTTP 请求和响应中都会发送关于请求的冗余信息，比如使用 Cookie 进行用户状态的验证。

随着客户端和服务器之间交互的增加，HTTP 协议在客户端和服务器之间通信所需要的信息量快速增加。

从根本上讲，HTTP 还是半双工的协议，也就是说，在同一时刻信息的流向只能单向的：客户端向服务器发送请求(单向)，然后服务器响应请求(单向)。半双工方式的通信效率是非常低的。

同时 HTTP 协议有一个缺陷：通信只能由客户端发起。

这种单向请求的特点，注定了如果服务器有状态变化，是无法主动通知客户端的。

为了能够及时的获取服务器的变化，我们尝试过各种各样的方式：

轮询(polling)：每隔一段时间，就发出一个请求，了解服务器有没有新的信息。不精准，有延时，大量无效数据交换。
长轮询( long polling)：客户端向服务器请求信息，并在设定的时间段内保持连接。直到服务器有新消息响应，或者连接超时，这种技术常常称作“挂起GET”或“搁置POST”。占用服务器资源，相对轮询并没有优势，没有标准化。
流化技术：在流化技术中，客户端发送一个请求，服务器发送并维护一个持续更新和保持打开(可以是无限或者规定的时间段)的开放响应。每当服务器有需要交付给客户端的信息时，它就更新响应。服务器从不发出完成 HTTP 响应。代理和防火墙可能缓存响应，导致信息交付的延迟增加。

上述方法提供了近乎实时的通信，但是它们也涉及 HTTP 请求和响应首标，包含了许多附加和不必要的首标数据与延迟。此外，在每一种情况下，客户端都必须等待请求返回，才能发出后续的请求，而这显著地增加了延退。同时也极大地增加了服务器的压力。

什么是 WebSocket

而 Websocket 是一种自然的全双工、双向、单套接字连接，解决了 HTTP 协议中不适合于实时通信的问题。2008 年被提出，2011 年成为国际标准。

Websocket 协议能够通过 Web 进行客户端和服务器之间的全双工通信，并支持二进制数据和文本字符串的传输。

这个协议由开始的握手和之后的基本消息框架组成，是建立在 TCP 协议上的。相比于 HTTP 协议，Websocket 链接一旦建立，即可进行双向的实时通信。

其特点包括：

(1)建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。

(2)与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是 80 和 443，并且握手阶段采用 HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器。

(3)数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。

(4)可以发送文本，也可以发送二进制数据。

(5)没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。

相似技术

Server-sent Events(SSE)：

https://www.ruanyifeng.com/blog/2017/05/server-sent_events.html

https://www.cnblogs.com/goloving/p/9196066.html

SPDY (读作“SPeeDY”)：已不再维护，由 HTTP/2 取代

https://baike.baidu.com/item/SPDY/3399551#7

WebRTC

https://baike.baidu.com/item/WebRTC/5522744

通信原理

WebSocket 链接是如何建立的?

前面说过，WebSocket 在握手阶段采用的是 HTTP 协议，Websocket 借用了 HTTP 的一部分协议来完成一次握手。(HTTP的三次握手，此处只完成一次)

HTTP 请求与响应首部

WebSocket 请求与响应首部

链接通信模拟

HTTP 轮询

首先是 ajax 轮询，其原理非常简单，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(Request)
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 \" 西岭真帅\" 。(Response)
客户端：啦啦啦，有没有新消息(Request)
服务端：。。。没。。。。没。。没有

从上面可以看出，轮询其实就是在不断地建立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。同时，http 的每一次请求与响应结束后，服务器将客户端信息全部丢弃，下次请求，必须携带身份信息(cookie)，无状态性。

WebSocket

客户端通过 http(骑马)带着信请求服务器，但同时，携带了 Upgrade:websocket 和Connection:Upgrade(两根管子)，服务器如果支持 WebSocket 协议(有两根管子的接口)，使用 Websocket 协议返回可用信息(丢弃马匹)，此后信息的传递，均使用这两个管子，除非有一方人为的将管子切断。若服务器不支持，客户端请求链接失败，返回错误信息。

Websocket 的出现，干净利落的解决了这些问题。

所以上面的情景可以做如下修改。