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1. 什么是 WebSocket？它与 HTTP 有什么区别？

WebSocket 是一种基于 TCP 的全双工通信协议，它通过 HTTP/1.1 的 Upgrade 机制建立连接，建立后切换为 WebSocket 协议。虽然 HTTP/2 和 HTTP/3 在协议层更先进，但它们并不直接兼容标准 WebSocket。目前主流浏览器仍使用 HTTP/1.1 来发起 WebSocket 握手。

与 HTTP 的主要区别：HTTP 是单向，请求-响应，短连接/每次请求重连，头部大，每次都带 Header，实时性 差，需要轮询，而 WebSocket 是双向，任意一方主动发消息，长连接，连接建立后持续有效，头部小，建立连接后几乎无额外开销，实时性极好，消息即发即达。

2. WebSocket 协议是如何建立连接的？描述握手过程。

WebSocket 是基于 HTTP/1.1 的 Upgrade 机制发起连接请求，握手成功后，通信协议从 HTTP 升级为 WebSocket，建立一个持久、全双工的 TCP 通道。

WebSocket 的建立连接过程基于 HTTP/1.1 的 Upgrade 机制。客户端首先发起一个带有 Upgrade: websocket 和 Sec-WebSocket-Key 的 GET 请求，服务端验证后返回 101 状态码和 Sec-WebSocket-Accept 响应头表示协议切换成功。此后双方进入 WebSocket 协议层，通过帧格式进行双向通信，连接保持不断开，实现低延迟实时消息推送。

3. 如何给指定用户推送消息？如何广播

1. 给指定用户推送消息

• • 服务器端需要维护一个用户标识（如 userId）和 WebSocket 会话（Session）的映射关系，一般使用线程安全的集合保存，如 ConcurrentHashMap<String, Session>。
  • 当用户连接建立时，将用户的 ID 和对应的 Session 绑定。
  • 推送消息时，通过用户 ID 找到对应 Session，调用发送接口推送消息。
  • 在 Spring 框架中，可以通过 SimpMessagingTemplate.convertAndSendToUser() 方法给指定用户发送消息，客户端订阅 /user/{userId}/queue/... 主题。

2. 广播消息

• • 广播是向所有在线连接的 Session 发送相同消息。
  • 服务器维护一个包含所有在线 Session 的集合（如 CopyOnWriteArraySet<Session>）。
  • 遍历所有 Session 调用发送接口，将消息广播给每个连接。
  • 在 Spring 中，可以通过 SimpMessagingTemplate.convertAndSend() 发送到公共的广播主题，比如 /topic/broadcast。

4. WebSocket 如何保证通信安全？如何做身份校验？如何防止非法连接？

WebSocket 保障通信安全主要通过使用 WSS，即基于 TLS 的加密连接，防止数据在传输过程中被窃听或篡改。身份校验可以在握手阶段通过 Token 或 Cookie 验证客户端合法性，连接建立后还可以通过消息校验身份。防止非法连接手段包括校验 Origin，限制连接频率，白名单策略，以及消息格式校验。此外，应用层还可以对消息进行加密和签名，确保数据完整性和真实性。

5. 如何处理 WebSocket 连接断开和重连？

WebSocket 连接断开时，客户端通过监听 onclose 和 onerror 事件检测。实现自动重连机制，采用指数退避策略避免频繁重连。使用心跳机制定时发送 Ping 消息，确保连接活跃并及时发现断线。断线重连后，客户端重新认证并同步断线期间的消息，保证业务连续性。服务端也通过心跳检测及时关闭无效连接，保障资源合理使用。

6. WebSocket 相对于 HTTP 轮询和长轮询有什么优势？

WebSocket 通过建立持久的双向 TCP 连接，实现客户端和服务器之间全双工通信，避免了 HTTP 轮询和长轮询不断建立连接的开销，极大降低了延迟和带宽消耗。相比轮询的固定请求间隔和长轮询的请求响应周期，WebSocket 能即时推送消息，更适合实时性要求高的应用场景，如在线聊天和实时游戏。

7. WebSocket 如何实现心跳机制来保持连接？

WebSocket 实现心跳机制常用两种方式：一种是使用协议内置的 ping/pong 控制帧，由服务端定期发送 ping 检测连接；另一种是在客户端用自定义 JSON 消息发送“ping”，服务端回应“pong”，双向确认连接活跃。若一定时间内未收到心跳响应，可认为连接断开并进行清理或重连，确保资源不被假连接占用。

8. WebSocket 如何在分布式部署下共享状态？

在分布式部署下，WebSocket 无法通过本地内存感知全局连接状态。我们通常使用 Redis 等组件记录用户和节点的映射关系（如 userId → serverId），推送消息时先查找用户所在节点，然后通过 HTTP 或消息中间件转发到对应节点，由该节点的本地连接完成消息推送。广播消息则通过消息队列广播给所有节点，节点再向自身的连接用户推送，实现全局一致的消息投递。

9. WebSocket 在哪些场景下适合使用？哪些场景不适合？

WebSocket 适合对实时性要求高的场景，比如在线聊天、实时通知、游戏、协作编辑等，能实现低延迟的双向通信。而像信息展示、周期性查询、用户访问不频繁等低实时性场景，不适合用 WebSocket，HTTP 接口或轮询反而更简单可靠。此外，面对大规模低频连接的场景，MQTT 等更轻量的协议更合适。

10. Spring Boot 中如何实现 WebSocket？

1. 添加依赖

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>

2. 配置类

@Configuration
@EnableWebSocketMessageBroker
public class WebSocketConfig implements WebSocketMessageBrokerConfigurer {@Overridepublic void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {registry.addEndpoint("/ws-stomp").setAllowedOrigins("*").withSockJS(); // 客户端连接入口}@Overridepublic void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry registry) {registry.enableSimpleBroker("/topic", "/queue"); // 推送端点（服务器推送用）registry.setApplicationDestinationPrefixes("/app"); // 客户端发送消息前缀}
}

3. 控制器接收消息

@Controller
public class MessageController {@MessageMapping("/chat/send") // 客户端发到 /app/chat/send@SendTo("/topic/chat")        // 广播到所有订阅者public String sendMessage(String message) {return message;}
}

4. 推送给指定用户（点对点）

@Autowired
private SimpMessagingTemplate messagingTemplate;public void sendToUser(String userId, String msg) {messagingTemplate.convertAndSendToUser(userId, "/queue/notify", msg);
}

客户端订阅：/user/queue/notify