WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的网络协议，它使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单高效。WebSocket协议在2011年被IETF定为标准RFC 6455，由W3C标准化，现在所有现代浏览器都已经支持。
在传统的HTTP协议中，通信只能由客户端发起，服务器被动响应。如果服务器有连续的状态变化，客户端要获知就非常麻烦，只能使用"轮询"的方式，每隔一段时间就发一个请求去询问服务器有没有新信息。轮询的效率低，非常浪费资源，因为需要不断建立HTTP连接。
WebSocket协议的出现解决了这个问题，它允许服务器主动向客户端推送信息，客户端也可以主动向服务器发送信息，实现了真正的双向平等对话。
WebSocket建立连接后，客户端和服务器可以同时向对方发送数据，实现真正的双向通信。
WebSocket的底层是TCP协议，和HTTP协议同属应用层，但WebSocket是独立的协议，只是在握手阶段借用了HTTP协议。
WebSocket默认端口也是80和443，并且握手阶段采用HTTP协议，因此不容易被防火墙拦截，能通过各种HTTP代理服务器。
WebSocket协议的头部信息很小，相比HTTP每次请求都要携带完整的头部，WebSocket的通信开销要小得多。
WebSocket不仅可以发送文本数据，还可以直接发送二进制数据（Blob或ArrayBuffer）。
WebSocket协议没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信，当然服务器端可以做相应的安全限制。
WebSocket的连接建立需要经过一个"握手"的过程，这个过程是通过HTTP协议完成的：
GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Sec-WebSocket-Version: 13
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
| 特性 | HTTP长轮询 | WebSocket |
|---|---|---|
| 通信方向 | 半双工（客户端主动拉取） | 全双工（双向实时通信） |
| 延迟 | 较高（需要等待请求周期） | 极低（实时推送） |
| 开销 | 大（每次请求都有HTTP头部） | 小（连接建立后头部极小） |
| 连接数 | 频繁建立和断开 | 一次建立，持续连接 |
| 服务器压力 | 大（大量并发请求） | 小（长连接维护） |
| 适用场景 | 低频率更新 | 高频率实时通信 |
WebSocket最经典的应用就是在线聊天，消息可以实时推送到对方，不需要刷新页面。
多人在线游戏需要实时同步游戏状态，WebSocket的低延迟特性非常适合。
股票行情、体育比分、监控数据等需要实时更新的场景，都可以用WebSocket来推送数据。
多人同时编辑文档时，需要实时同步每个人的编辑操作，WebSocket可以实现这一点。
网站的消息通知、系统公告等，可以通过WebSocket实时推送给用户。
物联网设备的状态上报和控制指令下发，也可以使用WebSocket来实现。
// 创建WebSocket连接
const ws = new WebSocket('ws://example.com/socket');
// 连接打开时触发
ws.onopen = function() {
console.log('WebSocket连接已建立');
// 发送消息
ws.send('Hello, WebSocket!');
};
// 收到消息时触发
ws.onmessage = function(event) {
console.log('收到消息:', event.data);
};
// 连接关闭时触发
ws.onclose = function() {
console.log('WebSocket连接已关闭');
};
// 连接出错时触发
ws.onerror = function(error) {
console.error('WebSocket错误:', error);
};
const WebSocket = require('ws');
// 创建WebSocket服务器
const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });
// 监听连接事件
wss.on('connection', function connection(ws) {
console.log('新的客户端连接');
// 收到消息时
ws.on('message', function incoming(message) {
console.log('收到消息:', message);
// 向客户端发送消息
ws.send('服务器收到了你的消息：' + message);
});
// 连接关闭时
ws.on('close', function() {
console.log('客户端断开连接');
});
});
WebSocket握手阶段是HTTP请求，可以利用HTTP的Cookie、Token等方式进行身份验证。
和HTTP一样，WebSocket也有对应的加密版本WSS（WebSocket Secure），使用TLS/SSL加密，对应HTTPS的443端口。
服务器端应该验证请求的Origin头，防止恶意网站建立WebSocket连接。
应该对单条消息的大小做限制，防止恶意发送超大消息导致服务器内存溢出。
WebSocket是一项非常重要的网络技术，它彻底改变了Web应用的通信模式，让实时交互变得简单高效。从即时聊天到在线游戏，从数据监控到协同办公，WebSocket都发挥着重要的作用。
随着Web应用的发展，对实时性的要求越来越高，WebSocket也变得越来越重要。掌握WebSocket技术，是现代Web开发者必备的技能之一。