移动开发工程师-网络通信与数据管理-WebSocket通信_WebSocket在不同场景下的应用案例.docx

PAGE1

PAGE1

WebSocket通信基础

1WebSocket协议简介

WebSocket协议是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。它被设计用于替代HTTP的长轮询技术，以实现更高效、低延迟的实时数据传输。WebSocket在客户端和服务器之间建立了一个持久的连接，允许数据在任意方向上进行传输，这使得实时交互应用如在线游戏、实时聊天、股票价格更新、实时文件同步等成为可能。

1.1特点

全双工通信：WebSocket支持客户端和服务器之间的双向通信，无需每次通信都建立新的连接。

低延迟：由于连接是持久的，所以通信延迟较低，适合实时数据传输。

状态保持：WebSocket连接保持打开状态，服务器可以记住每个连接的客户端状态，从而实现更复杂的交互。

多路复用：多个WebSocket连接可以复用同一个TCP连接，减少网络开销。

2WebSocket与HTTP的区别

2.1连接方式

HTTP：基于请求/响应模型，每次通信都需要建立新的连接，通信结束后连接关闭。

WebSocket：基于持久连接，一旦建立连接，客户端和服务器可以持续通信，直到一方主动关闭连接。

2.2数据传输

HTTP：数据传输是基于文本的，通常使用XML或JSON格式。

WebSocket：可以传输文本和二进制数据，支持更广泛的数据类型。

2.3协议状态

HTTP：无状态协议，服务器不保存关于客户端的任何信息。

WebSocket：有状态协议，服务器可以保存关于客户端的连接状态和数据。

3WebSocket通信流程

WebSocket通信流程主要分为握手阶段和数据传输阶段。

3.1握手阶段

握手阶段是通过HTTP升级请求完成的。客户端首先发送一个HTTP请求，请求将连接升级为WebSocket协议。服务器接收到请求后，如果同意升级，则会发送一个特定的响应，完成握手过程。

3.1.1客户端请求示例

importwebsocket

defon_open(ws):

print(###opened###)

ws.send(Hello,Server)

ws=websocket.WebSocket()

ws.on_open=on_open

ws.connect(ws:///)

3.1.2服务器响应示例

importtornado.web

importtornado.websocket

importtornado.ioloop

classEchoWebSocket(tornado.websocket.WebSocketHandler):

defopen(self):

print(WebSocketopened)

defon_message(self,message):

self.write_message(uYousaid:+message)

defon_close(self):

print(WebSocketclosed)

application=tornado.web.Application([

(r/ws,EchoWebSocket),

])

if__name__==__main__:

application.listen(8888)

tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

3.2数据传输阶段

握手成功后，客户端和服务器可以开始发送和接收数据。数据可以是文本或二进制格式。

3.2.1发送数据示例

#客户端发送数据

ws.send(Hello,Server)

#服务器发送数据

self.write_message(uYousaid:+message)

4WebSocket数据帧格式

WebSocket数据帧是WebSocket通信中数据传输的基本单位。每个数据帧由一个固定长度的头部和一个可变长度的负载组成。

4.1头部

Fin：表示是否为消息的最后一个帧。

Opcode：表示帧类型，如文本帧、二进制帧、关闭连接帧等。

Mask：表示负载数据是否被掩码，客户端发送的数据必须被掩码，服务器发送的数据则不需要。

PayloadLength：表示负载数据的长度。

4.2负载

MaskingKey：如果Mask位被设置，那么接下来的4个字节是掩码密钥。

PayloadData：实际传输的数据。

4.3示例

#创建一个WebSocket帧

importstruct

defcreate_frame(data,opcode=1,fin=1):

#将数据转换为字节