该系列主要作为曾经的纯前端,对后台和底层的一些弥补,涉及进程、网络通信,以及对 node.js 和相关框架的学习。本节紧接着网络通信和 TCP/IP,介绍一下 HTTP 和 Websocket。

关于 HTTP

HTTP 请求

很多时候,尤其面试的时候我们会遇到这样的问题:打开浏览器,从输入地址按回车后发生的一系列过程是怎样的。

通常来说,一个完整的 HTTP 请求过程是这样的:

  • 域名解析(此处涉及 DNS 的寻址过程)
  • 发起 TCP 的 3 次握手
  • 建立 TCP 连接后发起 http 请求
  • 服务器响应 http 请求,浏览器得到 html 代码
  • 浏览器解析 html 代码,并请求 html 代码中的资源(如 js、css、图片等,此处可能涉及 HTTP 缓存)
  • 浏览器对页面进行渲染呈现给用户(此处涉及浏览器的渲染原理)

无连接的 HTTP

无连接

无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求,并收到客户的应答后,即断开连接。
采用这种方式可以节省传输时间。

Keep-Alive

随着时间的推移,网页变得越来越复杂,里面可能嵌入了很多图片,这时候每次访问图片都需要建立一次 TCP 连接就显得很低效。后来,Keep-Alive 被提出用来解决这效率低的问题。

Keep-Alive 功能使客户端到服务器端的连接持续有效,当出现对服务器的后继请求时,Keep-Alive 功能避免了建立或者重新建立连接。

长连接的 HTTP

实现长连接有几个方式:ajax 轮询、长轮询、websocket 等。

1. 轮询

客户端定时向服务器发送 Ajax 请求,服务器接到请求后马上返回响应信息并关闭连接。

  • 优点:后端程序编写比较容易。
  • 缺点:请求中有大半是无用,浪费带宽和服务器资源。
  • 实例:适于小型应用。

2. 长轮询

客户端向服务器发送 Ajax 请求,服务器接到请求后 hold 住连接,直到有新消息才返回响应信息并关闭连接,客户端处理完响应信息后再向服务器发送新的请求。

  • 优点:在无消息的情况下不会频繁的请求,耗费资源小。
  • 缺点:服务器 hold 连接会消耗资源,返回数据顺序无保证,难于管理维护。
  • 实例:WebQQ、Hi 网页版、Facebook IM。

3. 长连接

在页面里嵌入一个隐蔵 iframe,将这个隐蔵 iframe 的 src 属性设为对一个长连接的请求或是采用 xhr 请求,服务器端就能源源不断地往客户端输入数据。

  • 优点:消息即时到达,不发无用请求;管理起来也相对方便。
  • 缺点:服务器维护一个长连接会增加开销。
  • 实例:Gmail 聊天

4. Flash Socket

在页面中内嵌入一个使用了 Socket 类的 Flash 程序。JavaScript 通过调用此 Flash 程序提供的 Socket 接口与服务器端的 Socket 接口进行通信,JavaScript 在收到服务器端传送的信息后控制页面的显示。

  • 优点:实现真正的即时通信,而不是伪即时。
  • 缺点:客户端必须安装 Flash 插件;非 HTTP 协议,无法自动穿越防火墙。
  • 实例:网络互动游戏。

以上一些是基于 HTTP 协议的长连接实现方案,而下面讲到的 Websocket 则是基于 HTTP 协议上的另外一种通信协议。

Websocket

什么是 Websocket

WebSocket 是 HTML5 下一种新的协议。它实现了浏览器与服务器全双工通信,能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯的目的。

Websocket 为持久化协议,基于 HTTP 协议(借用 HTTP 协议完成一部分握手)。

WebSocket 是一种双向通信协议。在建立连接后,WebSocket 服务器端和客户端都能主动向对方发送或接收数据,就像 Socket 一样。它与 HTTP 一样通过已建立的 TCP 连接来传输数据。

Websocket 与 HTTP

相比 HTTP 长连接,WebSocket 有以下特点:

  1. 是真正的全双工方式,建立连接后客户端与服务器端是完全平等的,可以互相主动请求。

HTTP 长连接基于 HTTP,是传统的客户端对服务器发起请求的模式。
HTTP 的生命周期通过 Request 来界定,也就是一个 Request 一个 Response,且 response 也是被动的,不能主动发起。

  1. HTTP 长连接中,每次数据交换除了真正的数据部分外,服务器和客户端还要大量交换 HTTP header,信息交换效率很低。

Websocket 协议通过第一个 request 建立了 TCP 连接之后,之后交换的数据都不需要发送 HTTP header 就能交换数据,这显然和原有的 HTTP 协议有区别。所以它需要对服务器和客户端都进行升级才能实现(主流浏览器都已支持 HTML5)。
还有 multiplexing、不同的 URL 可以复用同一个 WebSocket 连接等功能。这些都是 HTTP 长连接不能做到的。

Websocket 特点

Websocket 的其他特点包括:

  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。
  6. 协议标识符是 ws(如果加密,则为 wss),服务器网址就是 URL。

使用 Websocket

  • WebSocket 构造函数
    WebSocket 对象作为一个构造函数,用于新建 WebSocket 实例。
var ws = new WebSocket("ws://localhost:8080");
  • ws.readyState
    readyState 属性返回实例对象的当前状态,共有四种。

    • CONNECTING:值为 0,表示正在连接。
    • OPEN:值为 1,表示连接成功,可以通信了。
    • CLOSING:值为 2,表示连接正在关闭。
    • CLOSED:值为 3,表示连接已经关闭,或者打开连接失败。
  • onopen属性:用于指定连接成功后的回调函数

  • onclose属性:用于指定连接关闭后的回调函数

  • onmessage属性:用于指定收到服务器数据后的回调函数

  • send()方法:用于向服务器发送数据

  • bufferedAmount属性:表示还有多少字节的二进制数据没有发送出去,它可以用来判断发送是否结束

  • onerror属性:用于指定报错时的回调函数

更多的可以参考MDN

参考

结束语

本节主要介绍了 HTTP 通信和 Websocket 协议相关,关于 HTTP 协议的内容和知识点还有很多,大家有兴趣可以去补充一下。

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