前言
随着 Web 的发展，用户对于 Web 的实时推送要求也越来越高，在 WebSocket 出现之前，大多数情况下是通过客户端发起轮询来拿到服务端实时更新的数据，因为 HTTP1.x 协议有一个缺陷就是通信只能由客户端发起，服务端没法主动给客户端推送。这种方式在对实时性要求比较高的场景下，比如即时通讯、即时报价等，显然会十分低效，体验也不好。为了解决这个问题，便出现了 WebSocket 协议，实现了客户端和服务端双向通信的能力。介绍 WebSocket 之前，还是让我们先了解下轮询实现推送的方式。
短轮询（Polling）
短轮询的实现思路就是浏览器端每隔几秒钟向服务器端发送 HTTP 请求，服务端在收到请求后，不论是否有数据更新，都直接进行响应。在服务端响应完成，就会关闭这个 TCP 连接，代码实现也最简单，就是利用 XHR ， 通过 setInterval 定时向后端发送请求，以获取最新的数据。
- 优点：实现简单。
- 缺点：会造成数据在一小段时间内不同步和大量无效的请求，安全性差、浪费资源。
长轮询（Long-Polling）
客户端发送请求后服务器端不会立即返回数据，服务器端会阻塞请求连接不会立即断开，直到服务器端有数据更新或者是连接超时才返回，客户端才再次发出请求新建连接、如此反复从而获取最新数据。大致效果如下：
客户端代码如下：
- 优点：比 Polling 做了优化，有较好的时效性。
- 缺点：保持连接挂起会消耗资源，服务器没有返回有效数据，程序超时。
WebSocket
前面提到的短轮询（Polling）和长轮询（Long-Polling）， 都是先由客户端发起 Ajax 请求，才能进行通信，走的是 HTTP 协议，服务器端无法主动向客户端推送信息。
当出现类似体育赛事、聊天室、实时位置之类的场景时，轮询就显得十分低效和浪费资源，因为要不断发送请求，连接服务器。WebSocket 的出现，让服务器端可以主动向客户端发送信息，使得浏览器具备了实时双向通信的能力。
没用过 WebSocket 的人，可能会以为它是个什么高深的技术。其实不然，WebSocket 常用的 API 不多也很容易掌握，不过在介绍如何使用之前，让我们先看看它的通信原理。
通信原理
当客户端要和服务端建立 WebSocket 连接时，在客户端和服务器的握手过程中，客户端首先会向服务端发送一个 HTTP 请求，包含一个 Upgrade 请求头来告知服务端客户端想要建立一个 WebSocket 连接。
在客户端建立一个 WebSocket 连接非常简单：
let ws = new WebSocket('ws://localhost:9000');
类似于 HTTP 和 HTTPS，ws 相对应的也有 wss 用以建立安全连接，本地已 ws 为例。这时的请求头如下：
响应头如下：
此时响应行（General）中可以看到状态码 status code 是 101 Switching Protocols ， 表示该连接已经从 HTTP 协议转换为 WebSocket 通信协议。 转换成功之后，该连接并没有中断，而是建立了一个全双工通信，后续发送和接收消息都会走这个连接通道。
注意，请求头中有个 Sec-WebSocket-Key 字段，和相应头中的 Sec-WebSocket-Accept 是配套对应的，它的作用是提供了基本的防护，比如恶意的连接或者无效的连接。Sec-WebSocket-Key 是客户端随机生成的一个 base64 编码，服务器会使用这个编码，并根据一个固定的算法：
其中 GUID 字符串是 RFC6455 官方定义的一个固定字符串，不得修改。
客户端拿到服务端响应的 Sec-WebSocket-Accept 后，会拿自己之前生成的 Sec-WebSocket-Key 用相同算法算一次，如果匹配，则握手成功。然后判断 HTTP Response 状态码是否为 101（切换协议），如果是，则建立连接，大功告成。
实现简单单聊
下面来实现一个纯文字消息类型的一对一聊天（单聊）功能，废话不多说，直接上代码，注意看注释。
客户端：
从上面可以看到 WebSocket 实例的 API 很容易理解，简单好用，通过 send() 方法可以发送消息，onmessage 事件用来接收消息，然后对消息进行处理显示在页面上。 当 onerror 事件（监听连接失败）触发时，最好进行执行重连，以保持连接不中断。
服务端 Node : （这里使用 ws 库）
同理，服务端也有对应的发送和接收的方法。完整示例代码见 这里
这样浏览器和服务端就可以愉快的发送消息了，效果如下：
其中绿色箭头表示发出的消息，红色箭头表示收到的消息。
心跳保活
在实际使用 WebSocket 中，长时间不通消息可能会出现一些连接不稳定的情况，这些未知情况导致的连接中断会影响客户端与服务端之前的通信，
为了防止这种的情况的出现，有一种心跳保活的方法：客户端就像心跳一样每隔固定的时间发送一次 ping ，来告诉服务器，我还活着，而服务器也会返回 pong ，来告诉客户端，服务器还活着。ping/pong 其实是一条与业务无关的假消息，也称为心跳包。
可以在连接成功之后，每隔一个固定时间发送心跳包，比如 60s:
总结
通过上面的介绍，大家应该对 WebSocket 有了一定认识，其实并不神秘，这里对文章内容简单总结一下。当创建 WebSocket 实例的时候，会发一个 HTTP 请求，请求报文中有个特殊的字段 Upgrade ，然后这个连接会由 HTTP 协议转换为 WebSocket 协议，这样客户端和服务端建立了全双工通信，通过 WebSocket 的 send 方法和 onmessage 事件就可以通过这条通信连接交换信息。
作者：政采云前端团队
