Node.js中的WebSocket底層實現(xiàn)

更新時間：2024年10月14日 08:30:31 作者：網(wǎng)絡研究觀

WebSockets是基于HTTP的雙向通信協(xié)議,允許客戶端和服務器之間實現(xiàn)實時、持久的數(shù)據(jù)交換,本文詳細介紹了使用JavaScript和Node.js創(chuàng)建WebSockets服務器和客戶端的過程,感興趣的可以了解一下

WebSocket 協(xié)議

以前，在瀏覽器中通過 HTTP 進行雙工通信或服務器推送需要相當多的技巧。如今，WebSockets 已成為 HTTP 的正式組成部分。它充當普通 HTTP 連接的“升級”連接。

WebSockets 可讓您在瀏覽器客戶端和后端之間來回發(fā)送任意數(shù)據(jù)。任一端都可以發(fā)起新消息，因此您擁有了用于各種需要持續(xù)通信或廣播的實時應用程序的基礎架構(gòu)。開發(fā)人員將 WebSockets 協(xié)議用于游戲、聊天應用程序、直播、協(xié)作應用程序等?？赡苄詿o窮無盡。

為了本文的目的，我們將創(chuàng)建一個簡單的服務器和客戶端，然后使用它們來深入了解 WebSockets 通信期間發(fā)生的情況。

創(chuàng)建一個簡單的服務器

首先，您需要一個/server包含兩個子目錄的目錄/client和/server。有了這些之后，您需要一個非常簡單的 Node 服務器，該服務器建立 WebSocket 連接并回顯發(fā)送給它的任何內(nèi)容。接下來，進入/websockets/server并開始一個新項目：

$ npm init

接下來我們需要ws 項目，我們將使用它來支持 WebSocket：

$ npm install ws

有了這些，我們可以繪制一個簡單的回顯服務器，如下所示 echo.js：

// echo.js
const WebSocket = require('ws');

const wss = new WebSocket.Server({ port: 3000 });

wss.on('connection', (ws) => {
  console.log('Client connected');

  ws.on('message', (message) => {
    console.log('Received message:', message);   

    ws.send(message); // Echo the message back to the client
  });

  ws.on('close', () => {
    console.log('Client disconnected');
  });
});

console.log(‘server started');

這里，我們監(jiān)聽端口 3000，然后監(jiān)聽WebSocket.server對象上的連接事件。一旦connection發(fā)生，我們就會獲取套接字對象 ( ws) 作為回調(diào)的參數(shù)。使用它，我們監(jiān)聽另外兩個事件：message和close。

每當客戶端發(fā)送消息時，它都會調(diào)用onMessage處理程序并將消息傳遞給我們。在該處理程序中，我們使用ws.send()方法發(fā)送回顯響應。

請注意 ws.send() 還允許我們在需要時發(fā)送消息，因此我們可以根據(jù)其他事件將更新推送到客戶端，例如來自服務的更新或來自另一個客戶端的消息。

處理程序onClose讓我們在客戶端斷開連接時執(zhí)行工作。在本例中，我們只需記錄它即可。

測試套接字服務器

如果能有一種簡單的方法從命令行測試套接字服務器就好了，Websocat 工具非常適合此目的。它的安裝過程很簡單，如這里所述，并且有許多使用它的示例。

現(xiàn)在啟動服務器：

/websockets/server $ node echo.js

使用Ctrl-z和將其置于背景狀態(tài)$ bg，然后運行以下命令：

$ ./websocat.x86_64-unknown-linux-musl -t --ws-c-uri=wss://localhost:3000/ - ws-c:cmd:'socat - ssl:echo.websocket.org:443,verify=0'

這將建立一個開放的 WebSocket 連接，讓您可以輸入到控制臺并查看響應。您將獲得如下交互：

$ node echo.js 
Server started
^Z
[1]+  Stopped                 node echo.js
matthewcarltyson@dev3:~/websockets/server$ bg
[1]+ node echo.js &
matthewcarltyson@dev3:~/websockets/server$ ./websocat.x86_64-unknown-linux-musl -t --ws-c-uri=wss://localhost:3000/ - ws-c:cmd:'socat - ssl:echo.websocket.org:443,verify=0'
Request served by 7811941c69e658
An echo test
An echo test
Works
Works
^C
matthewcarltyson@dev3:~/websockets/server$ fg
node echo.js
^C

創(chuàng)建客戶端

現(xiàn)在，讓我們進入/websockets/client目錄并創(chuàng)建一個可用于與服務器交互的網(wǎng)頁。讓服務器在后臺運行，我們將從客戶端訪問它。

首先，創(chuàng)建一個index.html如下文件：

// index.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>WebSocket Client</title>
</head>
<body>
    <h1>WebSocket Client</h1>
    <input type="text" id="message" placeholder="Enter message">
    <button id="send-btn">Send</button>
    <div id="output"></div>
    <script src="script.js"></script>
</body>
</html>

這僅提供了一個文本輸入和一個提交按鈕。它本身不做任何事情，僅提供我們在包含的腳本文件中需要的 DOM 元素：

// script.js
const wsUri = "ws://localhost:3000";
const outputDiv = document.getElementById("output");
const messageInput = document.getElementById("message");
const sendButton = document.getElementById("send-btn");

let websocket;

function connect() {
    websocket = new WebSocket(wsUri);

    websocket.onopen = function (event) {
        outputDiv.innerHTML += "
Connected to server!

";
    };

    websocket.onmessage = function (event) {
        const receivedMessage = event.data;
        outputDiv.innerHTML += "
Received: " + receivedMessage + "

";
    };

    websocket.onerror = function (event) {
        outputDiv.innerHTML += "
Error: " + event.error + "

";
    };

    websocket.onclose = function (event) {
        outputDiv.innerHTML += "
Connection closed.

";
    };
}

sendButton.addEventListener("click", function () {
    const message = messageInput.value;
    if (websocket && websocket.readyState === WebSocket.OPEN) {
        websocket.send(message);
        messageInput.value = "";
    } else {
        outputDiv.innerHTML += "
Error: Connection not open.

";
    }
});

connect(); // Connect immediately

此腳本使用瀏覽器原生 API 設置了多個事件處理程序。腳本加載后，我們立即啟動 WebSocket，并監(jiān)視open、onclose、onmessage和onerror事件。

每個事件都會將其更新附加到 DOM。最重要的是onmessage，我們從服務器接受消息并顯示它。

按鈕本身的 Click 處理程序接收用戶輸入的輸入（messageInput.value），并使用 WebSocket 對象通過函數(shù)將其發(fā)送到服務器send()。然后我們將輸入的值重置為空字符串。

假設后端仍在運行且可在ws://localhost:3000處使用，我們現(xiàn)在可以運行前端。我們可以使用http-server作為運行前端的簡單方法。

這是一種在 Web 服務器中托管靜態(tài)文件的簡單方法，類似于 Python 的 http 模塊或Java 的簡單 Web 服務器，但適用于 Node。

它可以作為全局 NPM 包安裝，也可以簡單地npx從客戶端目錄使用運行：

/websockets/client/ $ npx http-server -o

當我們運行上一個命令并訪問該頁面時，我們會得到應有的表單。但是當我們在輸入框中輸入消息并點擊發(fā)送時，它顯示：

Received: [object Blob]

ws如果您查看瀏覽器開發(fā)控制臺，所有內(nèi)容都通過 WebSocket 通道（選項卡中的選項卡）進行network。問題是，為什么它會以 blob 的形式返回？

如果你查看服務器控制臺，它會顯示：

Client connected
Received message: <Buffer 6f 6d 20 6d 61 6e 69 20 70 61 64 6d 65 20 68 75 6d>

所以現(xiàn)在我們知道問題出在服務器上。問題是ws模塊的較新版本不會自動將消息解碼為字符串，而是只提供二進制緩沖區(qū)。這是echo.js onmessage處理程序中的快速修復：

ws.on('message', (message, isBinary) => {
  message = isBinary ? message : message.toString();
  console.log('Received message:', message);   
  ws.send(message); 
});

我們對回調(diào)使用第二個參數(shù)isBinary，如果處理程序接收到一個字符串，我們會使用快速將其轉(zhuǎn)換為字符串message.toString()。

這篇快速指南闡明了 WebSocket 客戶端-服務器通信的底層機制，沒有框架的混淆。

如您所見，使用 WebSocket 高級功能的基礎非常簡單。只需使用簡單的回調(diào)和消息發(fā)送，您就可以使用瀏覽器標準 API 和流行的 Node 庫進行全雙工和異步通信。

當然，在許多項目中，你會希望在前端使用React之類的東西，在后端使用Node或類似的運行時。幸運的是，一旦你了解了基礎知識，這些框架就很容易集成。

此處的討論和示例有意忽略了安全性，就像 Web 開發(fā)的每個領(lǐng)域一樣，安全性增加了一層復雜性，需要在堆棧的兩側(cè)進行管理。

可擴展性和錯誤處理是我們在實際 WebSockets 實現(xiàn)中需要解決的其他問題。

到此這篇關(guān)于Node.js中的WebSocket底層實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Node.js WebSocket底層內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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