HTML5编程之旅 第3站 WebSockets

2020-08-01T14:04:59
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        本文主要研究HTML5 WebSockets的使用方法,它是HTML5中最强大的通信功能,定义了一个全双工的通信信道,只需Web上的一个Socket即可进行通信,能减少不必要的网络流量并降低网络延迟。HTML5 WebSockets能使数据从几千字节减少到两字节,延迟从150ms减少到50ms,并且完美淘汰传统的Comet和Ajax轮询(polling)、长轮询(long-polling)以及流(streaming)解决方案。

      目前实时Web应用的实现方式,大部分是围绕轮询和其他服务器端推送技术展开的,其中最著名的是Comet。Comet技术可以让服务器主动以异步方式向客户端推送数据。

      使用轮询时,浏览器定期发送HTTP请求,并随即接收响应;使用长轮询时,浏览器向服务器发送一个请求,服务器会在一段时间内将其保持在打开状态;使用流解决方案时,浏览器会发送一个完整的HTTP请求,但服务器会发送并保持一个处于打开状态的响应,该响应持续更新并无限期处于打开状态。

      上述的三个方法,在发送实时数据时都会涉及到HTTP请求和响应包头,且包含大量额外的、不必要的报头数据,会造成传输延迟。

一、解读HTML5 WebSockets

1、WebSocket握手

      为了建立WebSocket通信,客户端和服务器在初始握手时,将HTTP协议升级到WebSocket协议。一旦连接建立成功,就可以在全双工模式下在客户端和服务器之间来回传送WebSocket消息。

      注:在网络中,每个消息以0x00字节开头,以0xFF结尾,中间数据采用UTF-8编码格式。

2、WebSocket接口

      除了对WebSocket协议的定义之外,还定义了用于JavaScript应用程序的WebSocket接口。

interface WebSocket{

readonly attribute DOMString URL;

//就绪状态

const unsigned short CONNECTING = 0;

const unsigned short OPEN = 1;

const unsigned short CLOSED = 2;

readonly attribute unsigned short readyState;

readonly attribute unsigned short bufferedAmount;

//网络

attribute Function onopen;

attribute Function onmessage;

attribute Function onclose;

boolean send(in DOMSString data);

void close();

};

WebSocket implements EventTarget;

      注意:ws://和wss://前缀分别表示WebSocket连接和安全的WebSocket连接。

二、HTML5 WebSockets API

      本节讨论HTML5 WebSockets的使用方法

1、检测浏览器是否支持

      通过window.WebSocket来判断浏览器是否支持。

2、API的基本用法

a. WebSocket对象的创建以及与WebSocket服务器的连接

url = "ws://localhost:8080/echo";

ws = new WebSocket(url);

上述两行代码也可以合并为一行代码:

ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/echo");

b. 添加事件监听器

      WebSocket遵循异步编程模型,打开socket后,只需等待事件发生,而不需主动向服务器轮询,因此需要添加回调函数来监听事件。

      WebSocket对象有三个事件:open、close和message。当连接建立时触发open事件,当收到消息时触发message事件,当WebSocket连接关闭时触发close事件。

ws.onopen = function(){

	log("open");

}

ws.onmessage = function(){

	log(e.data);

}

ws.onclose = function(){

	log("closed");

}

c. 发送消息

当socket处于打开状态(即调用onopen监听程序之后,调用onclose监听程序之前),可以使用send方法发送消息。

ws.send("Hello World");

三、HTML5 WebSockets 应用示例

本节将结合前面讲述的Geolocation接口来创建一个直接在Web页面中计算距离的应用。

1、编写HTML文件

<!DOCTYPE html>

<html>

	<head>

		<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">

		<title>HTML5 WebSocket / Geolocation 追踪器</title>

		<link rel="stylesheet" href="https://my.oschina.net/niweiwei/blog/203250/styles.css">

	</head>

	<body onload="loadDemo()">

		<h1>HTML5 WebSocket / Geolocation 追踪器</h1>

		<div><strong>Geolocation</strong>: <p id="geoStatus">你的浏览器不支持HTML5 Geolocation</p></div>

		<div><strong>WebSocket</strong>: <p id="socketStatus">你的浏览器不支持HTML5 Web Sockets</p></div>

	</body>

</html>

2、添加WebSocket代码

function loadDemo(){

	//确保浏览器支持WebSocket

	if(window.WebSocket){

		url = "ws://localhost:8080";//broadcast WebSocket服务器位置

		ws = new WebSocket(url);

		ws.onopen = function(){

			updateSocketStatus("连接已建立");

		}

		ws.onmessage = function(e){

			updateSocketeStatus("更新位置数据:" + dataReturned(e.data));

		}

	}

}

3、添加Geolocation代码

var geo;

if(navigator.geolocation){

	geo = navigator.geolocation;

	updateGeolocationStatus("浏览器支持HTML5 Geolocation");

}

geo.watchPosition(updateLocation,handleLocationError,{maximumAge:20000});//每20s更新一次

function updateLocation(position){

	var latitude = position.coords.latitude;

	var longitude = position.coords.longitude;

	var timestamp = position.timestamp;

	updateGeolocationStatus("位置更新时间:" + timestamp);

	var toSend = JSON.stringify([myId,latitude,longitude]);

	sendMyLocation(toSend);

}

4、合并所有内容

<!DOCTYPE html>

<html>

	<head>

		<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">

		<title>HTML5 WebSocket / Geolocation 追踪器</title>

		<link rel="stylesheet" href="https://my.oschina.net/niweiwei/blog/203250/styles.css">

	</head>

	<body onload="loadDemo()">

		<h1>HTML5 WebSocket / Geolocation 追踪器</h1>

		<div><strong>Geolocation</strong>: <p id="geoStatus">你的浏览器不支持HTML5 Geolocation</p></div>

		<div><strong>WebSocket</strong>: <p id="socketStatus">你的浏览器不支持HTML5 Web Sockets</p></div>

		</body>

	<script>

		//WebSocket的引用

		var ws;

		//为该会话生成的唯一随机的ID

		var myId = Math.floor(100000*Math.random());

		//当前显示的行数

		var rowCount;

		function updateSocketStatus(message){

			document.getElementById("socketStatus").innerHTML = message;

		}

		function updateGeolocationStatus(message){

			document.getElementById("geoStatus").innerHTML = message;

		}

		function loadDemo(){

		//确保浏览器支持WebSocket

			if(window.WebSocket){

				url = "ws://localhost:8080";//broadcast WebSocket服务器位置

				ws = new WebSocket(url);

				ws.onopen = function(){

				updateSocketStatus("连接已建立");

			}

			ws.onmessage = function(e){

				updateSocketStatus("更新位置数据:" + dataReturned(e.data));

			}

		}

		var geo;

		if(navigator.geolocation){

			geo = navigator.geolocation;

			updateGeolocationStatus("浏览器支持HTML5 Geolocation");

		}

		geo.watchPosition(updateLocation,handleLocationError,{maximumAge:20000});//每20s更新一次

		function updateLocation(position){

			var latitude = position.coords.latitude;

			var longitude = position.coords.longitude;

			var timestamp = position.timestamp;

			updateGeolocationStatus("位置更新时间:" + timestamp);

			var toSend = JSON.stringify([myId,latitude,longitude]);

			sendMyLocation(toSend);

		}

		function sendMyLocation(newLocation){

			if(ws){

				ws.send(newLocation)

			}

		}

		function dataReturned(locationData){

			var allData = JSON.parse(locationData);

			var incomingId = allData[1];

			var incomingLat = allData[2];

			var incomingLong = allData[3];

			var incomingRow = document.getElementById(incomingId);

			if(!incomingRow){

				incomingRow = document.getElementById("div");

				incomingRow.setAttribute("id",incomingId);

				incomingRow.userText = (incomingId == myId)?"Me":'User' + rowCount;

				rowCount++;

				document.body.appendChild(incomingRow);

			}

			incomingRow.innerHTML = incomingRow.userText + " \\ Lat: " +

			                                incomingLat + " \\ Lon: " +

			                                incomingLong;

			return incomingRow.userText;

		}

		function handleLocationError(error){

			switch(error.code){

				case 0:

				  updateGeolocationStatus("检索位置信息出错: " + error.message);

				  break;

				case 1:

				  updateGeolocationStatus("用户阻止获取位置信息。");

				  break;

				case 2:

				  updateGeolocationStatus("浏览器不能检测你的位置信息: " + error.message);

				  break;

				case 3:

				  updateGeolocationStatus("浏览器检索位置信息超时。");

				  break;

			}
		}

	</script>

</html>

 

注意:上述代码的运行需要一个额外服务器的支持,在此把原书里提供的使用Python写的服务器文件附上,关于如何运行Python,请参考网上其他资料。

本文的源码请从http://git.oschina.net/niweiwei/HTML5/tree/master/websocket上进行下载。

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