WebSocket原理及实现详解

一、核心问题：为什么需要 WebSocket？

在 WebSocket 出现之前，客户端（如浏览器）和服务器之间进行实时、全双工通信非常困难。主要依靠两种技术：

1. 短轮询：客户端每隔几秒就向服务器发送一个 HTTP 请求，问“有数据更新吗？”。无论服务器有没有新数据，都会返回一个响应。这种方式效率极低，会产生大量无用的请求和响应头，浪费带宽和服务器资源。

2. 长轮询：客户端发送一个 HTTP 请求，服务器会把这个请求“挂起”，直到有数据更新或超时，才返回响应。客户端收到响应后，立即再发送一个新的请求。这比短轮询好一些，但每次通信仍然需要完整的 HTTP 请求和响应，开销依然很大。

这些技术的本质问题在于：HTTP 协议是“无状态”的、基于“请求-响应”模型的。 服务器永远不能主动向客户端发送数据。

WebSocket 就是为了解决这个问题而生的。 它的目标是在一个单一的、持久的连接上，提供全双工的、双向的实时通信。

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二、WebSocket 原理详解

WebSocket 的原理可以概括为“一次握手，持久连接”。

第 1 步：握手 - 从 HTTP 升级到 WebSocket

WebSocket 连接不是凭空建立的，它巧妙地利用了标准的 HTTP 协议来发起连接，这样可以更好地兼容现有的网络基础设施（如防火墙、代理服务器）。

1. 客户端发起握手请求：
   客户端（例如浏览器）发送一个特殊的 HTTP 请求，这个请求头中包含一个关键的字段：Upgrade: websocket。

   http

   GET /chat HTTP/1.1
   Host: server.example.com
   Upgrade: websocket
   Connect