WebSocket是HTML5提供的一种网络技术，用于浏览器和服务器之间的全双工通信。在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要做一个握手，然后在浏览器和服务器之间形成一个快速通道。数据可以在它们之间直接传输。

WebSocket是一种通信协议，分为服务器端和客户端。服务器放置在后台，与客户端保持长时间的连接，完成双方的通信任务。一般在支持HTML5的浏览器内核中实现客户端，通过提供JavascriptAPI和使用网页可以建立websocket连接。

在这篇文章中，我写道：为了实现基于html5和nodejs结合的websocket，即使进行了通信，也主要使用插件nodejs-websocket，后来用socket.io做了一些演示，不过这些都是借助别人打包的插件做的。websocket是如何实现的？以前真的没有想到。最近看大神朴灵的《深入浅析node.js》的时候看到了websocket部分，看了websocket数据帧定义，想到用nodejs来实现。经过一番磨难，它实现了。

客户端代码就不提了，websocket API还是很简单的，可以通过onmessage、onopen、onclose、send方法实现。websocket api通过onmessage、onopen、onclose和send方法实现客户端代码。我就不细说了。

主要说服务器代码：

首先是协议的升级，比较简单。简单描述一下：在客户端执行New WebSocket(' ws ://XXX.com/')时，客户端会发起一个申请握手的请求消息，消息中一个重要的密钥是Sec-WebSocket-Key，由服务器获取。然后，用字符串258 eafa 5-e914-47da-95ca-c5ab 0dc 85 b 11连接这个密钥，通过sha1安全哈希算法计算新字符串的结果，然后用base64编码，在请求头的‘Sec-WebSocket-Accept’中返回结果，完成握手。有关详细信息，请参见代码：

server.on('upgrade '，function (req，socket，upgrade head){ var key=req . headers[' sec-web socket-key ']；key=crypto.createHash('sha1 ')。更新(键‘258 eafa 5-E914-47DA-95CA-c5ab 0dc 85 b 11’)。摘要(' base64 ')；var头=[ 'HTTP/1.1 101交换协议'，' Upgrade: websocket '，' Connection: Upgrade '，' Sec-WebSocket-Accept: '键]；socket . setnodeley(true)；socket . write(headers . join(' r n ')' r n r n '，' ascii ')；var ws=new WebSocket(socket)；websocketcollector . push(ws)；回调(ws)；});升级事件实际上是http模块的封装，底层是net模块的实现，几乎是一样的。如果直接由net模块实现，则是监控net.createServer返回的服务器对象的数据事件，收到的第一个数据是客户端发送的升级请求消息。

上面的代码完成了websocket的握手，然后就可以开始数据传输了。

先看websocket数据帧的定义再看数据传输(因为我觉得nodejs中的帧定义图最容易理解，所以贴了这张):

上图中，每一列为一个字节，一个字节共8位，每一位为二进制数，不同位的值会对应不同的含义。

Fin:表示这是消息的最后一个片段。第一个剪辑也可能是最后一个剪辑。如果是1，则是最后一个片段。(其实我有点搞不清楚这位的目的。根据书本和网上找到的数据，当数据碎片化时，不同的切片应该有fin位，会根据fin是否为0来判断是否是最后一帧。但是在实际实现中发现，当数据较大，需要分片时，只有服务器收到的第一帧数据有fin位1，整个帧是其他帧的数据段。也就是说，我感觉这个手指头好像没有用。至少在我自己写的演示中，我用数据长度来判断是否到达了最后一帧，根本没有用这个fin位来判断是否是1。)

Rsv1、rsv2、rsv3:各占用一位，用于扩展协商。基本上不需要太多理由，一般为0。

操作码：占用四位，可以代表0~15的十进制。0表示附加数据帧，1表示文本数据帧，2表示二进制数据帧，8表示具有封闭连接的数据帧，9表示ping，10表示pong。ping和pong都用于心跳检测。当一端发送ping时，另一端必须响应pong，表示仍处于响应状态。

Masked:占用一位，表示是否屏蔽；当客户端将其发送到服务器时为1，当服务器将其发送到客户端时为0。

有效载荷长度：7位，或7 16位，或7 64位。如果第二个字节最后七位的十进制值小于或等于125，则数据长度直接由这七位表示。如果取值为126，则表示125的数据长度为65535(可以用16位描述的最大值，即有16个1时)，由第三个字节和第四个字节表示，即16位；如果该值为127，则意味着数据长度已经大于65535，16位已经不足以描述数据长度，因此从第三个字节到第十个字节用8个字节来描述数据长度。

屏蔽密钥：只有屏蔽为1时才存在，用于解密我们需要的数据。

有效载荷数据：我们需要的数据，如果屏蔽为1，数据将被加密，真正的数据只能通过屏蔽密钥进行异或解密才能获得。

解释完框架定义后，可以根据数据进行解析。有数据时，先获取需要的数据信息。以下代码将获得数据在数据中的位置，以及数据长度、屏蔽键和操作码：

WebSocket . prototype . handledatastat=function(data){ if(！this . stat){ var dataIndex=2；//数据索引，因为第一个字节和第二个字节肯定不是数据，初始值为2 var second byte=data[1]；//表示屏蔽位和可能是payloadLength位的第二个字节；var hasMask=secondByte=128//如果大于等于128，说明屏蔽位是1秒字节-=hasMask？128 : 0;//如果有掩码，需要从掩码位中删除vardatalength和掩码数据。//如果是126，接下来16位的数据就是数据长度；如果是127，接下来64位的数据是数据长度if(第二字节==126){数据索引=2；dataLength=data . readuint16be(2)；} else if(second byte==127){ dataIndex=8；dataLength=data . readuint 32 be(2)data . readuint 32 be(6)；} else { dataLength=secondByte}//如果有掩码，获取32位二进制掩码密钥，更新索引if(has mask){ masked data=data . slice(数据索引，数据索引4)；dataIndex=4；}//如果(datalength 10240) {this，则最大数据量为10kb。发送(“警告：数据限制10kb”)；} else {//当在这里计算时，dataIndex是数据位的起始位置，dataLength是数据长度，maskedData是二进制解密数据this.stat={index:data index，totallength3360data length，Length : datalength，maskedData 3360 maskedData，opcode : par sent(data[0])。tostring (16)。split(')[1]，16)//获取第一个字节的操作码位}；} } else { this . stat . index=0；}};代码中有注释，应该不难理解。直接看下一步。获取数据信息后，需要对数据进行实际分析：

上述handleDataStat方法处理后，Stat中已经存在数据的相关数据。首先，确定操作码。如果是9，说明是客户端发起的ping心跳检测，直接返回pong响应。如果是10，则是服务器发起的心跳检测。如果有屏蔽键，遍历数据段，用屏蔽键的字节对每个字节进行异或运算(网上有一个生动的说法：X关系依次出现)，符号为异或运算。如果没有屏蔽键，数据会被切片法直接截取。

获取数据后，放入数据集中保存。因为数据可能是分段的，所以从stat中的长度减去当前数据长度。只有当stat中的长度为0时，才意味着当前帧是最后一帧，然后通过Buffer.concat合并所有数据，此时再次判断操作码。如果操作码是8，说明客户端发起了关机请求，我们得到的数据就是关机原因。如果不是8，那么这个数据就是我们需要的。然后将stat重置为null，并清空数据数组。至此，我们的数据分析完成。

WebSocket . prototype . datahandle=function(数据){ this.handleDataStat(数据)；var statif(！(stat=this.stat))返回；//如果操作码为9，则发送乒乓响应；如果操作码为10，则将pingtimes设置为0 (stat。操作码===9 | | stat。操作码==10) {(stat。操作码===9)？(this . SendPong()):(this . PingTimes=0)；this . reset()；返回；} var结果；if(stat . maskeddata){ result=new Buffer(data . length-stat . index)；for (var i=stat.index，j=0；一.数据.长度；I，j) {//对每个字节进行异或运算，屏蔽为4个字节，所以为%4，这样结果[j]=data [I] stat。屏蔽数据[j% 4]被循环；} } else { result=data . slice(stat . index，data . length)；} this.datas.push(结果)；stat . length-=(data . length-stat . index)；//当长度为0时，表示当前帧是最后一帧if (stat。length==0) {varbuf=buffer。concat(这个。数据统计。总计长度)；if(stat . opcode==8){ this . close(buf . tostring())；} else { this.emit('message '，buf . tostring())；} this . reset()；}};对客户端发送的数据进行分析后，需要一种从服务器向客户端发送数据的方法，即按照上面的帧定义组装数据并发送出去。下面的代码基本上每行都有注释，应该很容易理解。

//发送数据WebSocket . prototype . send=function(message){ if(this。状态！=='OPEN ')返回；消息=字符串(消息)；可变长度=缓冲区字节长度(消息)；//数据的起始位置。如果数据长度为16位，则为64位，即8字节。如果可以描述16位，那就是2字节。否则，第二个字节将用于描述var index=2(长度65535？8 :(长度125？2 : 0));//定义缓冲区，其长度为描述字节消息的长度。var buffer=新缓冲区(索引长度)；//第一个字节，fin位为1，操作码为1 buffer[0]=129；//因为是从服务器发送到客户端，所以不需要屏蔽掩码if(长度65535){ buffer[1]=127；//如果长度超过65535，则用8字节表示。因为4字节表示的长度是4294967295，已经足够了，所以前4个字节直接设置为0 buffer.writeUInt32BE(0，2)。buffer.writeUInt32BE(长度，6)；} else if(长度125){ buffer[1]=126；//如果长度超过125，buffer.writeUInt16BE(长度，2)将由2个字节表示；} else { buffer[1]=长度；}//写入文本缓冲区. write(消息，索引)；this.socket.write(缓冲区)；};最后，我们需要实现一个功能，那就是心跳检测：防止客户端因为服务器长时间不与客户端交互而关闭连接，所以每十秒就会发送一次ping进行心跳检测。

//每10秒检测一次心跳。如果心跳连续发出三次，但没有收到响应，socketwebsocket . prototype . check heart=function(){ var that=this；setTimeout(函数(){ if (that.state！=='OPEN ')返回；if(that . Pingtimes=3){ that . close('超时')；返回；}//记录心跳次数that . ping times；that . SendPing()；that . check心跳()；}, 10000);};WebSocket . prototype . send ping=function(){ this . socket . write(new Buffer(['0x 89 '，'0x 0 ']))}；WebSocket . prototype . send pong=function(){ this . socket . write(new Buffer(['0x8A '，'0x 0 ']))}；至此，websocket的实现已经完成。这个演示只是大致实现了websocket，但是在安全性等方面还存在很多问题。如果是真实的生产环境，最好使用socket.io等成熟的插件，但还是值得学习的。

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