面試官：說說 WebSocket 和 Socket 及 Http 的區(qū)別？

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來自：juejin.cn/post/6942358900171603975

Socket是什么？

• TPC/IP協(xié)議是傳輸層協(xié)議，主要解決數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸；
• Socket是對(duì)TCP/IP協(xié)議的封裝和應(yīng)用(程序員層面上)；
• 而HTTP是應(yīng)用層協(xié)議，主要解決如何包裝數(shù)據(jù)。

TCP/IP和HTTP協(xié)議的關(guān)系是：?“我們?cè)趥鬏敂?shù)據(jù)時(shí)，可以只使用(傳輸層)TCP/IP協(xié)議，但是那樣的話，如果沒有應(yīng)用層，便無法識(shí)別數(shù)據(jù)內(nèi)容。如果想要使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有意義，則必須使用到應(yīng)用層協(xié)議。應(yīng)用層協(xié)議有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也可以自己定義應(yīng)用層協(xié)議。WEB使用HTTP協(xié)議作應(yīng)用層協(xié)議，以封裝HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做傳輸層協(xié)議將它發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上。”

Socket是什么呢，實(shí)際上socket是對(duì)TCP/IP協(xié)議的封裝，Socket本身并不是協(xié)議，而是一個(gè)調(diào)用接口(API)。通過Socket，我們才能使用TCP/IP協(xié)議。

Socket跟TCP/IP協(xié)議關(guān)系是：?“TCP/IP只是一個(gè)協(xié)議棧，就像操作系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制一樣，必須要具體實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要提供對(duì)外的操作接口。這個(gè)就像操作系統(tǒng)會(huì)提供標(biāo)準(zhǔn)的編程接口，比如win32編程接口一樣，TCP/IP也要提供可供程序員做網(wǎng)絡(luò)開發(fā)所用的接口，這就是Socket編程接口。”

從上圖中可以看到，HTTP是基于傳輸層的TCP協(xié)議的，而Socket API也是，所以只是從使用上說，可以認(rèn)為Socket和HTTP類似（但一個(gè)是成文的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，一個(gè)是一直沿用的一種編程概念），是對(duì)于傳輸層協(xié)議的另一種直接使用，因?yàn)榘凑赵O(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶的接口都應(yīng)該在應(yīng)用層。

WebSocket協(xié)議的來源：

WebSocket屬于WHATWG發(fā)布的Web Application的一部分（即HTML5）的產(chǎn)物。大約在08年的時(shí)候，WG的工程師在討論網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中需要一種全雙工的連接形式，剛開始一直叫做「TCPConnection」，并討論了這種協(xié)議需要支持的功能，大致已經(jīng)和我們今天看到的WebSocket差不多了。他們認(rèn)為基于現(xiàn)有的HTTP之上的一些技術(shù)（如長輪詢、Comet）并滿足不了這種需求，有必要定義一個(gè)全新的協(xié)議。

WebSocket協(xié)議的開篇就說，本協(xié)議的目的是為了解決基于瀏覽器的程序需要拉取資源時(shí)必須發(fā)起多個(gè)HTTP請(qǐng)求和長時(shí)間的輪訓(xùn)的問題……而創(chuàng)建的。

WebSocket和Socket的區(qū)別？

兩者沒什么關(guān)系，就像雷鋒跟雷鋒塔一樣。

為什么要使用Websocket？

WebSocket的目的就是解決網(wǎng)絡(luò)傳輸中的雙向通信的問題，HTTP1.1默認(rèn)使用持久連接（persistent connection），在一個(gè)TCP連接上也可以傳輸多個(gè)Request/Response消息對(duì)，但是HTTP的基本模型還是一個(gè)Request對(duì)應(yīng)一個(gè)Response。

這在雙向通信（客戶端要向服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)，同時(shí)服務(wù)器也需要實(shí)時(shí)的向客戶端傳送信息，一個(gè)聊天系統(tǒng)就是典型的雙向通信）時(shí)一般會(huì)使用這樣幾種解決方案：

• 輪詢（polling），輪詢就會(huì)造成對(duì)網(wǎng)絡(luò)和通信雙方的資源的浪費(fèi)，且非實(shí)時(shí)。
• 長輪詢，客戶端發(fā)送一個(gè)超時(shí)時(shí)間很長的Request，服務(wù)器hold住這個(gè)連接，在有新數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)返回Response，相比#1，占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬少了，其他類似。
• 長連接，其實(shí)有些人對(duì)長連接的概念是模糊不清的，我這里講的其實(shí)是HTTP的長連接（1）。如果你使用Socket來建立TCP的長連接（2），那么，這個(gè)長連接（2）跟我們這里要討論的WebSocket是一樣的，實(shí)際上TCP長連接就是WebSocket的基礎(chǔ)，但是如果是HTTP的長連接，本質(zhì)上還是Request/Response消息對(duì)，仍然會(huì)造成資源的浪費(fèi)、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)等問題。

Websocket協(xié)議內(nèi)容

WebSocket的目的是取代HTTP在雙向通信場景下的使用，而且它的實(shí)現(xiàn)方式有些也是基于HTTP的（WS的默認(rèn)端口是80和443）。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（客戶端、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)中間人、代理等）對(duì)HTTP都有很好的支持，所以這樣做可以充分利用現(xiàn)有的HTTP的基礎(chǔ)設(shè)施，有點(diǎn)向下兼容的意味。

WS協(xié)議有兩部分組成：握手和數(shù)據(jù)傳輸。

握手

使用Http進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。由客戶端使用http的方式發(fā)起握手請(qǐng)求，服務(wù)端接請(qǐng)求后，將當(dāng)前正在使用的連接（TCP）的協(xié)議，由http協(xié)議切換為websocket協(xié)議。

握手請(qǐng)求頭會(huì)帶有Upgrade參數(shù)用于升級(jí)協(xié)議類型：

Upgrade：?upgrade是HTTP1.1中用于定義轉(zhuǎn)換協(xié)議的header域。它表示，如果服務(wù)器支持的話，客戶端希望使用現(xiàn)有的「網(wǎng)絡(luò)層」已經(jīng)建立好的這個(gè)「連接（此處是TCP連接）」，切換到另外一個(gè)「應(yīng)用層」（此處是WebSocket）協(xié)議。

Upgrade擴(kuò)展：Upgrade是HTTP中用來進(jìn)行協(xié)議升級(jí)的頭域，在擴(kuò)展的協(xié)議內(nèi)容中，客戶端發(fā)起的協(xié)議轉(zhuǎn)換的方式更多，同時(shí)服務(wù)器也可以選擇不接受客戶端的協(xié)議升級(jí)請(qǐng)求；服務(wù)端也可以發(fā)起協(xié)議升級(jí)。

請(qǐng)求uri格式：

??ws-URI?=?"ws:"?"http://"?host?[?":"?port?]?path?[?"?"?query?]
??wss-URI?=?"wss:"?"http://"?host?[?":"?port?]?path?[?"?"?query?]

??host?=?
??port?=?
??path?=?
??query?=?

數(shù)據(jù)傳輸

服務(wù)端接收握手請(qǐng)求后，回復(fù)response消息，一旦這個(gè)握手回復(fù)發(fā)出去，服務(wù)端就認(rèn)為此WebSocket連接已經(jīng)建立成功，處于OPEN狀態(tài)。它就可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)了。

WebSocket中所有發(fā)送的數(shù)據(jù)使用幀的形式發(fā)送。客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)幀都要經(jīng)過掩碼處理，服務(wù)端發(fā)送的所有數(shù)據(jù)幀都不能經(jīng)過掩碼處理。否則對(duì)方需要發(fā)送關(guān)閉幀。

一個(gè)幀包含一個(gè)幀類型的標(biāo)識(shí)碼，一個(gè)負(fù)載長度，和負(fù)載。負(fù)載包括擴(kuò)展內(nèi)容和應(yīng)用內(nèi)容。

WebSocket和HTTP的對(duì)比

相同點(diǎn)

• 都是基于TCP的應(yīng)用層協(xié)議。
• 都使用Request/Response模型進(jìn)行連接的建立。
• 在連接的建立過程中對(duì)錯(cuò)誤的處理方式相同，在這個(gè)階段WS可能返回和HTTP相同的返回碼。
• 都可以在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)。

不同點(diǎn)

• WS使用HTTP來建立連接，但是定義了一系列新的header域，這些域在HTTP中并不會(huì)使用。
• WS的連接不能通過中間人來轉(zhuǎn)發(fā)，它必須是一個(gè)直接連接。
• WS連接建立之后，通信雙方都可以在任何時(shí)刻向另一方發(fā)送數(shù)據(jù)。
• WS連接建立之后，數(shù)據(jù)的傳輸使用幀來傳遞，不再需要Request消息。
• WS的數(shù)據(jù)幀有序。

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