websocket学习和群聊实现

WebSocket协议可以实现前后端全双工通信，从而取代浪费资源的长轮询。在此协议的基础上，可以实现前后端数据、多端数据，真正的实时响应。在学习WebSocket的过程中，实现了一个简化版群聊，过程和代码详细记录在这篇文章中。

简易版的实时群聊效果图如下：

1 概述

1.1 WebSocket 是什么？

建立在 TCP 协议之上的网络通信协议
全双工通信协议
没有同源限制
可以发送文本、二进制数据等

1.2 为什么需要 WebSocket？

了解计算机网络协议的人，应该都知道：HTTP 协议是一种无状态的、无连接的、单向的应用层协议。它采用了请求/响应模型。通信请求只能由客户端发起，服务端对请求做出应答处理。

这种通信模型有一个弊端：HTTP 协议无法实现服务器主动向客户端发起消息。

因此，如果在客户端想实时监听服务器变化，必须使用 ajax 来进行轮询，效率低，浪费资源。

而 websocket 就可以使得前后端进行全双工通信（两方都可以向对方进行数据推送），是真正的平等对话。

2 WebSocket 客户端

支持HTML5的浏览器支持 WebSocket 协议：

var ws = new WebSocket(url); // 创建一个websocket对象

2.1 WebSocket 属性

属性	描述
ws.readyState	只读属性 readyState 表示连接状态，可以是以下值：0 - 表示连接尚未建立。1 - 表示连接已建立，可以进行通信。2 - 表示连接正在进行关闭。3 - 表示连接已经关闭或者连接不能打开。
ws.bufferedAmount	只读属性 bufferedAmount 已被 send() 放入正在队列中等待传输，但是还没有发出的 UTF-8 文本字节数。

2.2 WebSocket 方法

属性	描述
ws.send()	数据发送
ws.close()	关闭连接

2.3 Websocket 事件

属性	描述
open	连接建立触发
message	通信时触发
error	出错触发
close	关闭连接触发

2.4 代码实现

假设我们在本地8080端口打开了 websocket 服务，那么，下面代码可以在浏览器中实现和这个服务的通信：

<body>
  <script>
    var ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/");
    // 建立连接触发
    ws.onopen = function() {
      ws.send("open ws");
      console.log("open ws");
    };

    // 接收服务端数据触发
    ws.onmessage = function(evt) {
      var data = evt.data;
      console.log("Data is ", data);
    };

    // 断开连接触发
    ws.onclose = function() {
      console.log("close ws");
    };
  </script>
</body>

3 WebSocket 服务端

关于服务端实现，根据技术选型不同，可以选用不同的库和包。我这里使用的是node的ws库来 websocket 服务端。

在阮一峰的博文提到的socket.io库，在浏览器端的写法不兼容原生 API，准确来说，它们自己实现了一套 websocket。所以，使用的时候前后端都应该引用第三方库。这样就造成了代码迁移性，严重下降。

综上所述，ws库有以下优点：

兼容性好，兼容浏览器原生 API
长期维护，效果稳定
使用方便（往下看就知道了）

4 实现群聊

4.1 群聊服务端实现

首先，在命令行中，安装ws库: npm install ws --save

现在，利用ws来实现一个监听8080端口的 websocket 服务器，讲解都在代码注释里，一目了然：

const PORT = 8080; // 监听端口
const WebSocket = require("ws"); // 引入 ws 库

const wss = new WebSocket.Server({ port: PORT }); // 声明wss对象

/**
 * 向除了本身之外所有客户端发送消息，实现群聊功能
 * @param {*} data 要发送的数据
 * @param {*} ws 客户端连接对象
 */
wss.broadcastToElse = function broadcast(data, ws) {
  wss.clients.forEach(function each(client) {
    if (client !== ws && client.readyState === WebSocket.OPEN) {
      client.send(data);
    }
  });
};

/* 客户端接入，触发 connection */
wss.on("connection", function connection(ws, req) {
  let ip = req.connection.remoteAddress; // 通过req对象可以获得客户端信息，比如：ip，headers等

  /* 客户端发送消息，触发 message */
  ws.on("message", function incoming(message) {
    ws.send(message); // 向客户端发送消息
    wss.broadcastToElse(message, ws); // 向 其他的 客户端发送消息，实现群聊效果
  });
});

4.2 群聊客户端实现

为了方便编写，这里引入了jquery和bootstrap这两个库，只需要关注 js 代码即可。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge" />
    <title>群聊</title>
    <link
      href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/3.3.7/css/bootstrap.min.css"
      rel="stylesheet"
    />
    <script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/3.3.0/jquery.min.js"></script>
  </head>
  <body>
    <div class="container">
      <textarea
        class="form-control"
        rows="30"
        disabled="disabled"
        id="show-area"
      ></textarea>
      <input
        type="text"
        class="form-control"
        placeholder="请输入聊天内容"
        id="chat-input"
      />
      <button type="button" class="btn btn-info" id="send-btn">发送</button>
    </div>
    <script>
      var userName = parseInt(Math.random() * 1000, 10); // 随机用户名, 以标识身份

      var sendBtn = $("#send-btn"), // 发送信息按钮
        chatInput = $("#chat-input"), // 聊天信息输入框
        showArea = $("#show-area"); // 聊天信息展示框

      var ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/"); // 初始化WebSocket对象

      sendBtn.on("click", function() {
        var content = chatInput.val();
        if (content.length === 0) {
          return alert("请不要输入空白内容");
        }
        content =
          "At " +
          new Date().toString() +
          "\n" +
          "来自用户" +
          userName +
          "\n" +
          content; // 拼接用户信息、时间信息和消息
        ws.send(content); // 发送消息
        chatInput.val(""); // 清空输入框
      });

      ws.onopen = function() {
        console.log("Conncet open");
      };
      ws.onmessage = function(evt) {
        var data = evt.data;
        showArea.val(showArea.val() + data + "\n\n"); // 刷新聊天信息展示框：显示群聊信息
      };
      ws.onclose = function() {
        console.log("Connect close");
      };
    </script>
  </body>
</html>

4.3 群聊效果展示

首先启动我们的服务端代码：node server.js 。其中，server.js是放置服务端代码的文件。

然后，我们打开 2 次编写的html代码，这相当于，打开 2 个客户端。来检测群聊功能。

5. 相关资料

概念解释：
- http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/05/websocket.html
- https://www.cnblogs.com/jingmoxukong/p/7755643.html
ws文档：https://www.npmjs.com/package/ws

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