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我們的外賣、打車、購物等都離不開HTTP或者Websocket等通信協(xié)議的實現(xiàn)。作為開發(fā)、SRE，在構建和維護應用程序時，應該使用哪種通信協(xié)議？

或者面試官問你：websocket與http有什么區(qū)別？什么時候需要使用websocket？你又當如何作答呢，跟我一起盤一盤唄?。?/span>

Websocket是什么？

WebSocket是一種網絡通信協(xié)議，它采用長連接的方式，提供了在單個TCP連接上進行全雙工通信的方式。與HTTP協(xié)議服務端只能被動響應的方式不同，websocket是支持主動從服務端推送數據給客戶端。所以常用于IM聊天，在線游戲，通知等場景

Websocket連接

WebSocket 協(xié)議會在客戶端與服務端之間建立全雙工通道，客戶端和服務器都可以通過長連接同時發(fā)送和接收數據。這種通信方式比 HTTP 輪詢具有更少的開銷

因為連接的雙方可以隨時發(fā)送消息，所以在需要快速傳輸大量數據時，WebSocket 連接是一個很好的選擇。

比如在一個簡單的聊天室中連接多個客戶端。一個 WebSocket 服務器負責管理他們的會話，一個客戶端向服務器發(fā)送一條消息，服務器立即將其轉發(fā)給所有其他連接的客戶端。對于用戶而言，他們可以實時地相互發(fā)送消息。如下圖：

?

WebSocket 連接的優(yōu)點

雙向通訊

由于連接雙方都可以隨時發(fā)送消息，因此當您需要快速來回移動大量數據時，或者需要從服務端控制客戶端設備時（比如IOT終端控制），WebSocket 連接是一個絕佳的選擇。

更低的延遲

HTTP 連接中相對高頻數據獲取的常見模式是輪詢，其中客戶端定期請求新的服務器數據。也許這種通信方法的最大缺點是延遲。websocket基于雙工長連接的方式，不需要等待或者去服務端查詢狀態(tài)，服務端處理完成之后，可以主動發(fā)送內容到客戶端。

通過 WebSocket 連接，數據一旦可用就會立即會傳給客戶端?？蛻舨恍枰恢闭埱笏Ｍㄐ叛舆t大大降低。

持久連接

websocket建立全雙工連接之后，不出問題的情況下，就會持續(xù)保持。并且Websocket連接是可以有狀態(tài)的。對于傳統(tǒng)的 HTTP 連接，客戶端發(fā)出請求，服務器發(fā)送響應后，連接將關閉。如果客戶端需要更多數據，他們必須打開一個新連接。當然在HTTP/1.1引入了Keepalive的機制，來保持TCP連接，不過一般在處理一定數量的http請求之后，連接依然會被關閉，HTTP/2之后采用了長連接的方式，并支持服務端推送能力，在這兩個方面是同websocket類似的。

Websocket建立連接的過程

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

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

看過我分享http協(xié)議的同學，就可以發(fā)現(xiàn)，這個分明就是一個http請求嘛。但是多了幾個東西

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

這兩個頭就是websocket的核心，告訴http服務器，我發(fā)起的是websocket協(xié)議，別把我當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base64編碼的值，是客戶端隨機生成的，是用來驗證websocket服務端

Sec-WebSocket-Protocol是用戶自定義的協(xié)議標識，用來區(qū)分在同URL下，不同的服務，具體對應什么功能由業(yè)務自己實現(xiàn)。目的是告訴服務端，今晚我要翻菀貴人，不是什么安小主，別搞錯了

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

如果服務端支持websocket協(xié)議，并接受了客戶端的要求，就會返回下邊的響應。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到websocket協(xié)議，Sec-WebSocket-Accept 表示服務端確認，后邊的隨機字符串是對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)議的對比

使用場景對比

HTTP

HTTP是一種應用層協(xié)議，最初設計用于在客戶端和服務器之間傳輸超文本。它是一種無狀態(tài)的協(xié)議，每個請求都是獨立的，不保留前一次請求的狀態(tài)信息。HTTP 通常用于傳輸網頁、圖片、文本等靜態(tài)資源，以及通過 RESTful API 進行數據傳輸。

WebSocket

WebSocket 是一種全雙工通信協(xié)議，建立在單個 TCP 連接上，允許在客戶端和服務器之間進行雙向通信。WebSocket 的設計旨在解決 HTTP 協(xié)議在實時性和交互性方面的不足。它廣泛應用于實時聊天、在線游戲、金融行業(yè)的實時數據更新等場景。

協(xié)議對比

HTTP

• ? 協(xié)議類型： 無狀態(tài)、請求-響應型協(xié)議。

• ? 通信方式： 單向通信，客戶端發(fā)送請求，服務器返回響應。

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

WebSocket

• ? 協(xié)議類型： 全雙工通信協(xié)議。

• ? 通信方式： 雙向通信，客戶端和服務器可以隨時發(fā)送消息。

• ? 持久連接： 基于單個 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。

連接方式對比

HTTP

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

• ? 連接關閉： http/2協(xié)議之前，服務器在響應之后會關閉連接（http1.1的keepalive機制也只能保證在一段時間內連接不關閉），客戶端需要重新建立連接發(fā)送新的請求。

WebSocket

• ? 連接建立： 通過 HTTP 協(xié)議建立初始連接，然后升級為 HTTP 101的Upgrade機制 升級到websocket協(xié)議。建立連接后保持開放狀態(tài)。

• ? 連接關閉： 可以由客戶端或服務器發(fā)起關閉連接請求，而不需要重新建立連接。

通信性質對比

HTTP

• ? 單向通信： 請求-響應模式，客戶端發(fā)送請求，服務器返回響應。

• ? 輪詢： 實現(xiàn)實時性的方式之一是通過輪詢，但效率低，增加了網絡負擔。

WebSocket

• ? 雙向通信： 客戶端和服務器可以隨時發(fā)送消息，實現(xiàn)實時的雙向通信。

• ? 事件驅動： 基于事件的模型，服務器或客戶端可以通過事件觸發(fā)實現(xiàn)及時的通信。

性能對比

HTTP

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

• ? 實時性： 不適用于對實時性要求較高的應用，如在線游戲、實時聊天、IOT設備實時控制等。

WebSocket

• ? 資源消耗： 通過單個 TCP 連接保持長連接，減少了資源消耗。

• ? 實時性： 適用于對實時性要求較高的應用，具有低延遲和高吞吐量的特點。

協(xié)議頭對比

HTTP

• ? 頭部開銷： 每個請求和響應都有較大的頭部開銷，包含大量元數據。

• ? Cookie： 支持通過 Cookie 進行狀態(tài)管理。

WebSocket

• ? 頭部開銷： 頭部開銷相對較小，只包含必要的控制信息。

• ? Cookie： 可以通過 HTTP 協(xié)議的 Upgrade 頭字段攜帶 Cookie 進行身份驗證。

安全性對比

HTTP

• ? 安全性： HTTP 本身不具備加密功能，數據傳輸可能被竊聽或篡改。

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

WebSocket

• ? 安全性： 支持加密傳輸，可以通過 WSS（WebSocket Secure）實現(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請求是無狀態(tài)且獨立的

• ? http請求可以被緩存

Websocket

• ? websocket是可以有狀態(tài)的，消息會可能會有上下文的關聯(lián)關系（取決于業(yè)務實現(xiàn)）

• ? websocket本身無法像http協(xié)議那樣做內容緩存

WebSocket與HTTP：選擇合適的協(xié)議

在選擇 WebSocket 或 HTTP 協(xié)議之前，請考慮一下您正在構建的內容以及原因。請注意，每種通信協(xié)議在其他協(xié)議通常不足的幾個領域都表現(xiàn)出色。

WebSocket 與 HTTP 連接之間的技術權衡

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

連接設置和管理

考慮隨著時間的推移，您需要如何建立和管理連接

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

對于 HTTP，連接是通過握手建立的，然后用于Request-Response。HTTP/1.1 允許將同一個 TCP/IP 連接重復用于多個請求-響應對，從而減少開銷并改善延遲，但程度與 WebSocket 不同。連接仍將在相對較短的時間內關閉，從幾秒到幾分鐘不等。

數據傳輸和編碼

考慮您希望如何傳輸數據

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

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）編碼的數據，以及二進制編碼的數據。

錯誤處理和恢復

考慮哪些錯誤處理方法對用戶影響最小

WebSocket 連接可能會因各種原因而失敗，包括應用程序代碼中的錯誤?？蛻舳藭盏揭粋€錯誤事件，他們可以Watch該事件，并且您可以按照自己認為合適的方式處理監(jiān)聽到的錯誤。

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

可擴展性

考慮您的應用程序的資源消耗需求

WebSocket 連接被設計的簡單高效，是事件驅動的——僅當有需要發(fā)送消息的內容時才會發(fā)送消息。

HTTP 連接可以通過長輪詢實現(xiàn)類似于實時功能的功能，隨著請求增長，處理所有這些長期 HTTP 請求的開銷會不斷增加。

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

WebSocket 與 HTTP 連接的性能注意事項

考慮您的應用程序的性能預期

得益于持久連接，WebSocket 可以減少開銷和延遲。這會帶來更好的性能、更快的實時更新以及更少的處理能力。

由于 HTTP 通常必須在會話的生命周期內處理多個連接，因此與 WebSocket 相比，它自然會花費更多的時間和資源。

WebSocket 與 HTTP 連接的安全性

考慮哪一個對您來說最容易確保安全

WebSocket 和 HTTP 連接在安全考慮方面類似。websocket的WS與HTTP都會受到如跨站腳本的攻擊。通過TLS的加持，WSS與HTTPS都可以實現(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)中同時支持這兩種協(xié)議，以發(fā)揮其最擅長的作用。這意味著對大多數標準網絡流量使用 HTTP 連接，對任何需要實時通信的內容使用 WebSocket 連接，例如通知、IM通話、IOT控制等。

當然，你還可以考慮評估補充或替代技術；畢竟，WebSocket 和 HTTP 并不是實時通信的唯一選擇。 WebRTC來實現(xiàn)音視頻通話服務，MQTT來實現(xiàn)IOT設備控制等等。

總結

您現(xiàn)在應該對如何使用 WebSocket 和 HTTP 通信協(xié)議有了一定的了解，明確了他們的優(yōu)點和缺點，并且可以根據自己的需求在二者之間進行權衡。當然，你也可以依此應對各個公司關于HTTP協(xié)議，與websocket協(xié)議的考題了，祝您一切順遂。