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我們的外賣、打車、購(gòu)物等都離不開HTTP或者Websocket等通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。作為開發(fā)、SRE，在構(gòu)建和維護(hù)應(yīng)用程序時(shí)，應(yīng)該使用哪種通信協(xié)議？

或者面試官問(wèn)你：websocket與http有什么區(qū)別？什么時(shí)候需要使用websocket？你又當(dāng)如何作答呢，跟我一起盤一盤唄！！

Websocket是什么？

WebSocket是一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它采用長(zhǎng)連接的方式，提供了在單個(gè)TCP連接上進(jìn)行全雙工通信的方式。與HTTP協(xié)議服務(wù)端只能被動(dòng)響應(yīng)的方式不同，websocket是支持主動(dòng)從服務(wù)端推送數(shù)據(jù)給客戶端。所以常用于IM聊天，在線游戲，通知等場(chǎng)景

Websocket連接

WebSocket 協(xié)議會(huì)在客戶端與服務(wù)端之間建立全雙工通道，客戶端和服務(wù)器都可以通過(guò)長(zhǎng)連接同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這種通信方式比 HTTP 輪詢具有更少的開銷

因?yàn)?strong style="-webkit-tap-highlight-color: transparent; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; border-width: 0px; border-style: solid; border-color: hsl(var(--border)); text-align: left; line-height: 1.75; font-size: inherit; color: rgb(15, 76, 129);">連接的雙方可以隨時(shí)發(fā)送消息，所以在需要快速傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)，WebSocket 連接是一個(gè)很好的選擇。

比如在一個(gè)簡(jiǎn)單的聊天室中連接多個(gè)客戶端。一個(gè) WebSocket 服務(wù)器負(fù)責(zé)管理他們的會(huì)話，一個(gè)客戶端向服務(wù)器發(fā)送一條消息，服務(wù)器立即將其轉(zhuǎn)發(fā)給所有其他連接的客戶端。對(duì)于用戶而言，他們可以實(shí)時(shí)地相互發(fā)送消息。如下圖：

?

WebSocket 連接的優(yōu)點(diǎn)

雙向通訊

由于連接雙方都可以隨時(shí)發(fā)送消息，因此當(dāng)您需要快速來(lái)回移動(dòng)大量數(shù)據(jù)時(shí)，或者需要從服務(wù)端控制客戶端設(shè)備時(shí)（比如IOT終端控制），WebSocket 連接是一個(gè)絕佳的選擇。

更低的延遲

HTTP 連接中相對(duì)高頻數(shù)據(jù)獲取的常見模式是輪詢，其中客戶端定期請(qǐng)求新的服務(wù)器數(shù)據(jù)。也許這種通信方法的最大缺點(diǎn)是延遲。websocket基于雙工長(zhǎng)連接的方式，不需要等待或者去服務(wù)端查詢狀態(tài)，服務(wù)端處理完成之后，可以主動(dòng)發(fā)送內(nèi)容到客戶端。

通過(guò) WebSocket 連接，數(shù)據(jù)一旦可用就會(huì)立即會(huì)傳給客戶端。客戶不需要一直請(qǐng)求它。通信延遲大大降低。

持久連接

websocket建立全雙工連接之后，不出問(wèn)題的情況下，就會(huì)持續(xù)保持。并且Websocket連接是可以有狀態(tài)的。對(duì)于傳統(tǒng)的 HTTP 連接，客戶端發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)后，連接將關(guān)閉。如果客戶端需要更多數(shù)據(jù)，他們必須打開一個(gè)新連接。當(dāng)然在HTTP/1.1引入了Keepalive的機(jī)制，來(lái)保持TCP連接，不過(guò)一般在處理一定數(shù)量的http請(qǐng)求之后，連接依然會(huì)被關(guān)閉，HTTP/2之后采用了長(zhǎng)連接的方式，并支持服務(wù)端推送能力，在這兩個(gè)方面是同websocket類似的。

Websocket建立連接的過(guò)程

從上圖就可以看出，Websocket連接的建立是依賴于HTTP協(xié)議的。下邊給大家一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例：

客戶端發(fā)起websocket連接

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com

看過(guò)我分享http協(xié)議的同學(xué)，就可以發(fā)現(xiàn)，這個(gè)分明就是一個(gè)http請(qǐng)求嘛。但是多了幾個(gè)東西

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

這兩個(gè)頭就是websocket的核心，告訴http服務(wù)器，我發(fā)起的是websocket協(xié)議，別把我當(dāng)http協(xié)議處理了

Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

Sec-WebSocket-Key是一個(gè)base64編碼的值，是客戶端隨機(jī)生成的，是用來(lái)驗(yàn)證websocket服務(wù)端

Sec-WebSocket-Protocol是用戶自定義的協(xié)議標(biāo)識(shí)，用來(lái)區(qū)分在同URL下，不同的服務(wù)，具體對(duì)應(yīng)什么功能由業(yè)務(wù)自己實(shí)現(xiàn)。目的是告訴服務(wù)端，今晚我要翻菀貴人，不是什么安小主，別搞錯(cuò)了

最后Sec-WebSocket-Version是告訴服務(wù)器自己使用的websocket版本

如果服務(wù)端支持websocket協(xié)議，并接受了客戶端的要求，就會(huì)返回下邊的響應(yīng)。還記得http1xx狀態(tài)碼？翻翻我前幾篇文章吧

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

這就告訴客戶端即將升級(jí)到websocket協(xié)議，Sec-WebSocket-Accept 表示服務(wù)端確認(rèn)，后邊的隨機(jī)字符串是對(duì)Sec-WebSocket-Key的加密，目的就是告訴客戶端，我知道啦，這是我的身份證，你查查是莞貴人沒錯(cuò)吧。Sec-WebSocket-Protocol則是最終使用的協(xié)議。

到此，HTTP協(xié)議的使命，就已經(jīng)完成了。后續(xù)的所有操作都是基于Websocket協(xié)議了。

Websocket與HTTP協(xié)議的對(duì)比

使用場(chǎng)景對(duì)比

HTTP

HTTP是一種應(yīng)用層協(xié)議，最初設(shè)計(jì)用于在客戶端和服務(wù)器之間傳輸超文本。它是一種無(wú)狀態(tài)的協(xié)議，每個(gè)請(qǐng)求都是獨(dú)立的，不保留前一次請(qǐng)求的狀態(tài)信息。HTTP 通常用于傳輸網(wǎng)頁(yè)、圖片、文本等靜態(tài)資源，以及通過(guò) RESTful API 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

WebSocket

WebSocket 是一種全雙工通信協(xié)議，建立在單個(gè) TCP 連接上，允許在客戶端和服務(wù)器之間進(jìn)行雙向通信。WebSocket 的設(shè)計(jì)旨在解決 HTTP 協(xié)議在實(shí)時(shí)性和交互性方面的不足。它廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)聊天、在線游戲、金融行業(yè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新等場(chǎng)景。

協(xié)議對(duì)比

HTTP

• ? 協(xié)議類型： 無(wú)狀態(tài)、請(qǐng)求-響應(yīng)型協(xié)議。

• ? 通信方式： 單向通信，客戶端發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器返回響應(yīng)。

• ? 持久連接： 支持持久連接，通過(guò) HTTP Keep-Alive 頭字段可以在一次連接中發(fā)送多個(gè)請(qǐng)求和響應(yīng)。

WebSocket

• ? 協(xié)議類型： 全雙工通信協(xié)議。

• ? 通信方式： 雙向通信，客戶端和服務(wù)器可以隨時(shí)發(fā)送消息。

• ? 持久連接： 基于單個(gè) TCP 連接，保持連接狀態(tài)，避免了每次通信都需要重新建立連接的開銷。

連接方式對(duì)比

HTTP

• ? 連接建立： TCP連接建立之后，客戶端直接發(fā)送http請(qǐng)求。

• ? 連接關(guān)閉： http/2協(xié)議之前，服務(wù)器在響應(yīng)之后會(huì)關(guān)閉連接（http1.1的keepalive機(jī)制也只能保證在一段時(shí)間內(nèi)連接不關(guān)閉），客戶端需要重新建立連接發(fā)送新的請(qǐng)求。

WebSocket

• ? 連接建立： 通過(guò) HTTP 協(xié)議建立初始連接，然后升級(jí)為 HTTP 101的Upgrade機(jī)制 升級(jí)到websocket協(xié)議。建立連接后保持開放狀態(tài)。

• ? 連接關(guān)閉： 可以由客戶端或服務(wù)器發(fā)起關(guān)閉連接請(qǐng)求，而不需要重新建立連接。

通信性質(zhì)對(duì)比

HTTP

• ? 單向通信： 請(qǐng)求-響應(yīng)模式，客戶端發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器返回響應(yīng)。

• ? 輪詢： 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的方式之一是通過(guò)輪詢，但效率低，增加了網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。

WebSocket

• ? 雙向通信： 客戶端和服務(wù)器可以隨時(shí)發(fā)送消息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的雙向通信。

• ? 事件驅(qū)動(dòng)： 基于事件的模型，服務(wù)器或客戶端可以通過(guò)事件觸發(fā)實(shí)現(xiàn)及時(shí)的通信。

性能對(duì)比

HTTP

• ? 資源消耗： http/2之前請(qǐng)求都需要重新建立連接，增加了資源消耗。

• ? 實(shí)時(shí)性： 不適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用，如在線游戲、實(shí)時(shí)聊天、IOT設(shè)備實(shí)時(shí)控制等。

WebSocket

• ? 資源消耗： 通過(guò)單個(gè) TCP 連接保持長(zhǎng)連接，減少了資源消耗。

• ? 實(shí)時(shí)性： 適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用，具有低延遲和高吞吐量的特點(diǎn)。

協(xié)議頭對(duì)比

HTTP

• ? 頭部開銷： 每個(gè)請(qǐng)求和響應(yīng)都有較大的頭部開銷，包含大量元數(shù)據(jù)。

• ? Cookie： 支持通過(guò) Cookie 進(jìn)行狀態(tài)管理。

WebSocket

• ? 頭部開銷： 頭部開銷相對(duì)較小，只包含必要的控制信息。

• ? Cookie： 可以通過(guò) HTTP 協(xié)議的 Upgrade 頭字段攜帶 Cookie 進(jìn)行身份驗(yàn)證。

安全性對(duì)比

HTTP

• ? 安全性： HTTP 本身不具備加密功能，數(shù)據(jù)傳輸可能被竊聽或篡改。

• ? TLS/SSL： 可以通過(guò)使用 HTTPS（基于 TLS/SSL 協(xié)議）來(lái)加密通信。

WebSocket

• ? 安全性： 支持加密傳輸，可以通過(guò) WSS（WebSocket Secure）實(shí)現(xiàn)安全通信。

• ? TLS/SSL： 基于 TLS/SSL 協(xié)議，提供端到端的加密。

狀態(tài)及緩存

HTTP

• ? http請(qǐng)求是無(wú)狀態(tài)且獨(dú)立的

• ? http請(qǐng)求可以被緩存

Websocket

• ? websocket是可以有狀態(tài)的，消息會(huì)可能會(huì)有上下文的關(guān)聯(lián)關(guān)系（取決于業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)）

• ? websocket本身無(wú)法像http協(xié)議那樣做內(nèi)容緩存

WebSocket與HTTP：選擇合適的協(xié)議

在選擇 WebSocket 或 HTTP 協(xié)議之前，請(qǐng)考慮一下您正在構(gòu)建的內(nèi)容以及原因。請(qǐng)注意，每種通信協(xié)議在其他協(xié)議通常不足的幾個(gè)領(lǐng)域都表現(xiàn)出色。

WebSocket 與 HTTP 連接之間的技術(shù)權(quán)衡

了解這兩種通信協(xié)議之間的技術(shù)權(quán)衡可以讓您深入了解哪一種最適合您的項(xiàng)目。

連接設(shè)置和管理

考慮隨著時(shí)間的推移，您需要如何建立和管理連接

對(duì)于 WebSocket，持久連接是通過(guò)客戶端和服務(wù)器之間的握手建立的。即使消息之間存在明顯的延遲，它也會(huì)在會(huì)話期間保持打開狀態(tài)。

對(duì)于 HTTP，連接是通過(guò)握手建立的，然后用于Request-Response。HTTP/1.1 允許將同一個(gè) TCP/IP 連接重復(fù)用于多個(gè)請(qǐng)求-響應(yīng)對(duì)，從而減少開銷并改善延遲，但程度與 WebSocket 不同。連接仍將在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉，從幾秒到幾分鐘不等。

數(shù)據(jù)傳輸和編碼

考慮您希望如何傳輸數(shù)據(jù)

WebSocket 連接使用全雙工雙向通信 - 連接的任何一方都可以隨時(shí)發(fā)送消息。HTTP 連接使用半雙工通信；一次只有一方可以通信，服務(wù)器的消息始終響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求。如果您需要從服務(wù)端主動(dòng)發(fā)消息給客戶端，那websocket就最合適不過(guò)。

WebSocket 和 HTTP 都可以發(fā)送以基于文本的格式（例如 JSON、XML 和純文本）編碼的數(shù)據(jù)，以及二進(jìn)制編碼的數(shù)據(jù)。

錯(cuò)誤處理和恢復(fù)

考慮哪些錯(cuò)誤處理方法對(duì)用戶影響最小

WebSocket 連接可能會(huì)因各種原因而失敗，包括應(yīng)用程序代碼中的錯(cuò)誤。客戶端會(huì)收到一個(gè)錯(cuò)誤事件，他們可以Watch該事件，并且您可以按照自己認(rèn)為合適的方式處理監(jiān)聽到的錯(cuò)誤。

當(dāng)然，HTTP 連接可能會(huì)遇到類似的情況，但某些常見架構(gòu)可以在錯(cuò)誤處理方面提供優(yōu)勢(shì)。 HTTP 指定了服務(wù)器可以響應(yīng)的一系列狀態(tài)代碼，以大致指示請(qǐng)求是否成功。4xx 和 5xx 范圍分別是為客戶端和服務(wù)器錯(cuò)誤保留的。

可擴(kuò)展性

考慮您的應(yīng)用程序的資源消耗需求

WebSocket 連接被設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單高效，是事件驅(qū)動(dòng)的——僅當(dāng)有需要發(fā)送消息的內(nèi)容時(shí)才會(huì)發(fā)送消息。

HTTP 連接可以通過(guò)長(zhǎng)輪詢實(shí)現(xiàn)類似于實(shí)時(shí)功能的功能，隨著請(qǐng)求增長(zhǎng)，處理所有這些長(zhǎng)期 HTTP 請(qǐng)求的開銷會(huì)不斷增加。

在HTTP/2中使用HTTP Stream，連接可以始終保持打開狀態(tài)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)流，這在概念上類似于 WebSocket，但它的push主要是基于已有的請(qǐng)求和可能的需求而被動(dòng)觸發(fā)的。

WebSocket 與 HTTP 連接的性能注意事項(xiàng)

考慮您的應(yīng)用程序的性能預(yù)期

得益于持久連接，WebSocket 可以減少開銷和延遲。這會(huì)帶來(lái)更好的性能、更快的實(shí)時(shí)更新以及更少的處理能力。

由于 HTTP 通常必須在會(huì)話的生命周期內(nèi)處理多個(gè)連接，因此與 WebSocket 相比，它自然會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間和資源。

WebSocket 與 HTTP 連接的安全性

考慮哪一個(gè)對(duì)您來(lái)說(shuō)最容易確保安全

WebSocket 和 HTTP 連接在安全考慮方面類似。websocket的WS與HTTP都會(huì)受到如跨站腳本的攻擊。通過(guò)TLS的加持，WSS與HTTPS都可以實(shí)現(xiàn)加密通信，這兩種協(xié)議都足夠安全。

通信協(xié)議的混合方法

通常，建議的方法是在您的系統(tǒng)中同時(shí)支持這兩種協(xié)議，以發(fā)揮其最擅長(zhǎng)的作用。這意味著對(duì)大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)流量使用 HTTP 連接，對(duì)任何需要實(shí)時(shí)通信的內(nèi)容使用 WebSocket 連接，例如通知、IM通話、IOT控制等。

當(dāng)然，你還可以考慮評(píng)估補(bǔ)充或替代技術(shù)；畢竟，WebSocket 和 HTTP 并不是實(shí)時(shí)通信的唯一選擇。 WebRTC來(lái)實(shí)現(xiàn)音視頻通話服務(wù)，MQTT來(lái)實(shí)現(xiàn)IOT設(shè)備控制等等。

總結(jié)

您現(xiàn)在應(yīng)該對(duì)如何使用 WebSocket 和 HTTP 通信協(xié)議有了一定的了解，明確了他們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且可以根據(jù)自己的需求在二者之間進(jìn)行權(quán)衡。當(dāng)然，你也可以依此應(yīng)對(duì)各個(gè)公司關(guān)于HTTP協(xié)議，與websocket協(xié)議的考題了，祝您一切順?biāo)臁?/p>