WebSocket是什么
WebSocket協(xié)議是 基于TCP 的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
它實(shí)現(xiàn)了瀏覽器與服務(wù)器全雙工(full-duplex)通信——允許服務(wù)器主動(dòng)發(fā)送信息給客戶端。
WebSocket基本原理
幀協(xié)議：
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+
|F|R|R|R| opcode|M| Payload len | Extended payload length |
|I|S|S|S| (4) |A| (7) | (16/64) |
|N|V|V|V| |S| | (if payload len==126/127) |
| |1|2|3| |K| | |
+-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - +
| Extended payload length continued, if payload len == 127 |
+ - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+
| |Masking-key, if MASK set to 1 |
+-------------------------------+-------------------------------+
| Masking-key (continued) | Payload Data |
+-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - +
: Payload Data continued ... :
+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +
| Payload Data continued ... |
+---------------------------------------------------------------+
fin（1 bit）：指示該幀是否構(gòu)成該消息的最終幀。大多數(shù)情況下，消息適合于一個(gè)單一的幀，這一點(diǎn)總是默認(rèn)設(shè)置的。實(shí)驗(yàn)表明吞加，F(xiàn)irefox 在 32K 之后創(chuàng)建了第二個(gè)幀。
rsv1尽狠，rsv2衔憨，rsv3（1 bit each）：必須為0，除非擴(kuò)展里協(xié)商定義了非零值的含義袄膏。如果收到一個(gè)非零值践图，并且協(xié)商的擴(kuò)展中沒有一個(gè)定義這個(gè)非零值的含義，那么接收端必須拋出失敗連接沉馆。
opcode（4bits）：展示了幀表示什么码党。以下值目前正在使用：
0x00：這個(gè)幀繼續(xù)前面的有效載荷德崭。
0x01：此幀包含文本數(shù)據(jù)。
0x02：這個(gè)幀包含二進(jìn)制數(shù)據(jù)揖盘。
0x08：這個(gè)幀終止連接眉厨。
0x09：這個(gè)幀是一個(gè) ping 。
0x0a：這個(gè)幀是一個(gè) pong 兽狭。
（正如你所看到的憾股，有足夠的值未被使用，它們已被保留供將來(lái)使用）箕慧。mask（1 bit）：指示連接是否掩蓋服球。就目前而言，從客戶端到服務(wù)器的每條消息都必須掩蓋颠焦，如果規(guī)范沒有掩蓋斩熊，規(guī)范就會(huì)終止連接。
payload_len（7 bits）：有效載荷的長(zhǎng)度伐庭。 WebSocket 的幀有以下長(zhǎng)度括號(hào)：
0-125 表示有效載荷的長(zhǎng)度粉渠。 126 表示以下兩個(gè)字節(jié)表示長(zhǎng)度，127 表示接下來(lái)的 8 個(gè)字節(jié)表示長(zhǎng)度圾另。所以有效負(fù)載的長(zhǎng)度在 ?7bit霸株，16bit 和 64bit 括號(hào)內(nèi)。masking-key（32 bits）：從客戶端發(fā)送到服務(wù)器的所有幀都被幀中包含的 32 位值掩蓋盯捌。
payload：最可能被掩蓋的實(shí)際數(shù)據(jù)。它的長(zhǎng)度是 payload_len 的長(zhǎng)度蘑秽。
其他特點(diǎn)包括：
（1）建立在 TCP 協(xié)議之上饺著，服務(wù)器端的實(shí)現(xiàn)比較容易。
（2）與 HTTP 協(xié)議有著良好的兼容性肠牲。默認(rèn)端口也是80和443幼衰，并且握手階段采用 HTTP 協(xié)議，因此握手時(shí)不容易屏蔽缀雳，能通過(guò)各種 HTTP 代理服務(wù)器渡嚣。
（3）數(shù)據(jù)格式比較輕量肥印，性能開銷小识椰，通信高效。
（4）可以發(fā)送文本深碱，也可以發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)腹鹉。
（5）沒有同源限制，客戶端可以與任意服務(wù)器通信敷硅。
（6）協(xié)議標(biāo)識(shí)符是ws（如果加密功咒，則為wss）愉阎，服務(wù)器網(wǎng)址就是 URL。
WebSocket常見的使用場(chǎng)景
要求服務(wù)器可以主動(dòng)向客戶端推送信息力奋，客戶端也可以主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送信息榜旦。(也可以采用HTTP/2)
iOS端實(shí)現(xiàn)WebSocket連接的參考方案
SocketRocket
SocketRocket是facebook封裝的websocket開源庫(kù)，采用純Objective-C編寫景殷。
使用者需要自己實(shí)現(xiàn)心跳機(jī)制溅呢，以及適配斷網(wǎng)重連等情況。
SocketIO
SocketIO將WebSocket滨彻、AJAX和其它的通信方式全部封裝成了統(tǒng)一的通信接口藕届，也就是說(shuō)，我們?cè)谑褂肧ocketIO時(shí)亭饵，不用擔(dān)心兼容問(wèn)題休偶，底層會(huì)自動(dòng)選用最佳的通信方式。因此說(shuō)辜羊，WebSocket是SocketIO的一個(gè)子集踏兜。
另外，如果后端采用的是原生WebSocket八秃，不建議大家使用SocketIO碱妆。
因?yàn)镾ocketIO定制了專有的協(xié)議，并不是純粹的WebSocket昔驱，可能會(huì)遭遇適配問(wèn)題疹尾。
不過(guò)，SocketIO的API極其易用Ｖ韪亍Ｄ杀尽！
Starscream
采用Swift編寫腋颠，不過(guò)筆者暫時(shí)還沒有用過(guò)繁成，不發(fā)表任何評(píng)論。
iOS端利用SocketRocket實(shí)現(xiàn)WebSocket連接
示例代碼如下淑玫，歡迎指正：
import Foundation
import SocketRocket
import Alamofire
/// Websocket連接中的通知
let FSWebSocketConnectingNotification = NSNotification.Name.init("FSWebSocketConnectingNotification")
/// Websocket連接成功的通知
let FSWebSocketDidOpenNotification = NSNotification.Name.init("FSWebSocketDidOpenNotification")
/// Websocket連接收到新消息的通知
let FSWebSocketDidReceiveMessageNotification = NSNotification.Name.init("FSWebSocketDidReceiveMessageNotification")
/// Websocket連接失敗的通知
let FSWebSocketFailWithErrorNotification = NSNotification.Name.init("FSWebSocketFailWithErrorNotification")
/// Websocket連接已關(guān)閉的通知
let FSWebSocketDidCloseNotification = NSNotification.Name.init("FSWebSocketDidCloseNotification")
/// websocket連接地址巾腕，請(qǐng)輸入有效的websocket地址！
let WSAddr = "ws://host:port/ws"
/// 心跳包發(fā)送間隔絮蒿，3分鐘
let PingDuration = 180
/// Websocket連接對(duì)象
class FSWebsocket: NSObject,SRWebSocketDelegate {
static let `default` = FSWebsocket.init()
/// 是否在斷開連接后自動(dòng)重連
var autoReconnect = true
private var reachabilityManager = NetworkReachabilityManager.init(host: "www.baidu.com")
/// websocket連接地址
private var addr = WSAddr
/// websocket連接
private var ws:SRWebSocket?
/// 心跳包定時(shí)發(fā)送計(jì)時(shí)器
private var heartbeatTimer:Timer?
/// 重連計(jì)數(shù)器
private var reconnectCount = 0
override init() {
super.init()
NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(appWillEnterForeground), name: NSNotification.Name.UIApplicationWillEnterForeground, object: nil)
NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(appDidEnterBackground), name: NSNotification.Name.UIApplicationDidEnterBackground, object: nil)
// 切換網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)重連
reachabilityManager?.listener = { [weak self] (networkReachabilityStatus) in
// 正在連接中或已經(jīng)連接成功尊搬，不需要重連
if self?.ws?.readyState == .CONNECTING || self?.ws?.readyState == .OPEN{
return
}
// 設(shè)置自動(dòng)重連才會(huì)進(jìn)行自動(dòng)重連
if let s = self, s.autoReconnect{
self?.reconnect()
}
}
reachabilityManager?.startListening()
}
deinit {
NotificationCenter.default.removeObserver(self)
}
@objc func appDidEnterBackground(){
close()
}
@objc func appWillEnterForeground(){
reconnect()
}
// MARK: - Send Message
@discardableResult
func sendJSON(_ json:[AnyHashable : Any]) -> NSError?{
let jsonData = try? JSONSerialization.data(withJSONObject: json, options: JSONSerialization.WritingOptions.prettyPrinted)
return self.sendData(jsonData)
}
@discardableResult
func sendData(_ data:Data?) -> NSError?{
guard ws?.readyState == SRReadyState.OPEN else{
return NSError.init(domain: "FSWebsocket", code: SRStatusCodeGoingAway.rawValue, userInfo: nil)
}
ws?.send(data)
return nil
}
// MARK: - Connection Management
/// 連接websocket服務(wù)器
func open(){
let url = URL(string: self.addr)
assert(url != nil)
self.ws = SRWebSocket.init(url: url!)
ws?.delegate = self
ws?.open()
NotificationCenter.default.post(name: FSWebSocketConnectingNotification, object: self)
}
/// 重新連接
private func reconnect(){
if !autoReconnect{
return
}
if reconnectCount > 64 {
return
}
let seconds = DispatchTime.now().uptimeNanoseconds + UInt64(reconnectCount) * NSEC_PER_SEC
let time = DispatchTime.init(uptimeNanoseconds: seconds)
DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: time) {
self.ws?.close()
self.ws = nil
self.open()
}
if reconnectCount == 0 {
reconnectCount = 1
}
reconnectCount *= 2
}
/// 關(guān)閉連接
func close(){
self.destroyHeartbeat()
self.ws?.close()
self.ws = nil
resetConnectCount()
}
/// 發(fā)送心跳包
@objc func heartbeat(){
guard ws?.readyState == SRReadyState.OPEN else{
return
}
self.ws?.sendPing(nil)
}
/// 啟動(dòng)心跳
private func startHeartbeat(){
let timer = Timer.init(timeInterval: TimeInterval(PingDuration), target: self, selector: #selector(heartbeat), userInfo: nil, repeats: true)
self.heartbeatTimer = timer
RunLoop.current.add(timer, forMode: RunLoopMode.commonModes)
}
/// 停止心跳
private func destroyHeartbeat(){
self.heartbeatTimer?.invalidate()
self.heartbeatTimer = nil
}
/// 重置重連嘗試次數(shù)
private func resetConnectCount(){
reconnectCount = 0
}
// MARK: - SRWebSocketDelegate
func webSocketDidOpen(_ webSocket: SRWebSocket!) {
self.resetConnectCount()
self.startHeartbeat()
NotificationCenter.default.post(name: FSWebSocketDidOpenNotification, object: self)
}
func webSocket(_ webSocket: SRWebSocket!, didReceiveMessage message: Any!) {
guard let msgString = message as? NSString else{
return
}
guard let msgData = msgString.data(using: String.Encoding.utf8.rawValue) else{
return
}
// 如果傳輸?shù)氖荍SON數(shù)據(jù)，可以使用JSONSerialization將JSON字符串轉(zhuǎn)換為字典
guard let msgJSON = try? JSONSerialization.jsonObject(with: msgData, options: JSONSerialization.ReadingOptions.allowFragments) else{
return
}
NotificationCenter.default.post(name: FSWebSocketDidReceiveMessageNotification, object: self, userInfo: ["message":msgJSON])
}
func webSocket(_ webSocket: SRWebSocket!, didFailWithError error: Error!) {
NotificationCenter.default.post(name: FSWebSocketFailWithErrorNotification, object: self, userInfo: ["error": error])
// 連接失斖晾浴：
if (error as NSError).code == 50{
// 斷網(wǎng)毁嗦，不重連
return
}
// 當(dāng)前頁(yè)面不需要使用websocket，不重連
// 重連次數(shù)超過(guò)限制回铛，不重連
reconnect()
}
func webSocket(_ webSocket: SRWebSocket!, didReceivePong pongPayload: Data!) {
// 心跳包響應(yīng)回調(diào)
}
func webSocket(_ webSocket: SRWebSocket!, didCloseWithCode code: Int, reason: String!, wasClean: Bool) {
// 連接被關(guān)閉
NotificationCenter.default.post(name: FSWebSocketDidCloseNotification, object: self, userInfo: ["code": code, "reason": reason, "wasClean": wasClean])
close()
}
}
參考資料：
WebSocket 教程
iOS websocket接入
[iOS] 接入WebSocket記錄 + 一些個(gè)人經(jīng)驗(yàn)
解讀 JavaScript 之深入探索 WebSockets 和 HTTP/2
IETF Tools - The WebSocket Protocol
