小編給大家分享一下html5中http輪詢和Websocket原理的示例分析,相信大部分人都還不怎么了解,因此分享這篇文章給大家參考一下,希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲,下面讓我們一起去了解一下吧!
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Web客戶端與服務(wù)器之間基于Ajax(http)的常用通信方式,分為短連接 與長輪詢 。
短連接:客戶端和服務(wù)器每進行一次HTTP操作,就建立一次連接,任務(wù)結(jié)束就中斷連接。
長輪詢:客戶端像傳統(tǒng)輪詢一樣從服務(wù)器請求數(shù)據(jù)。然而,如果服務(wù)器沒有可以立即返回給客戶端的數(shù)據(jù),則不會立刻返回一個空結(jié)果,而是保持這個請求等待數(shù)據(jù)到來(或者恰當(dāng)?shù)某瑫r:小于ajax的超時時間),之后將數(shù)據(jù)作為結(jié)果返回給客戶端。
長輪詢機制如下圖所示:
二、Websocket基本概念
WebSocket 是 HTML5 開始提供的一種在單個 TCP 連接上進行全雙工通訊的協(xié)議。
WebSocket 使得客戶端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換變得更加簡單,允許服務(wù)端主動向客戶端推送數(shù)據(jù)。在 WebSocket API 中,瀏覽器和服務(wù)器只需要完成一次握手,兩者之間就直接可以創(chuàng)建持久性的連接,并進行雙向數(shù)據(jù)傳輸。
在 WebSocket API 中,瀏覽器和服務(wù)器只需要做一個握手的動作,然后,瀏覽器和服務(wù)器之間就形成了一條快速通道。兩者之間就直接可以數(shù)據(jù)互相傳送。
現(xiàn)在,很多網(wǎng)站為了實現(xiàn)推送技術(shù),所用的技術(shù)都是 Ajax 輪詢。輪詢是在特定的的時間間隔(如每1秒),由瀏覽器對服務(wù)器發(fā)出HTTP請求,然后由服務(wù)器返回新的數(shù)據(jù)給客戶端的瀏覽器。這種傳統(tǒng)的模式帶來很明顯的缺點,即瀏覽器需要不斷的向服務(wù)器發(fā)出請求,然而HTTP請求可能包含較長的頭部,其中真正有效的數(shù)據(jù)可能只是很小的一部分,顯然這樣會浪費很多的帶寬等資源。
HTML5 定義的 WebSocket 協(xié)議,能更好的節(jié)省服務(wù)器資源和帶寬,并且能夠更實時地進行通訊。
瀏覽器通過 JavaScript 向服務(wù)器發(fā)出建立 WebSocket 連接的請求,連接建立以后,客戶端和服務(wù)器端就可以通過 TCP 連接直接交換數(shù)據(jù)。
當(dāng)你獲取 Web Socket 連接后,你可以通過 send() 方法來向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù),并通過 onmessage 事件來接收服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)。
三、Websocket 握手原理:
Websocket的握手原理大致可分為以下步驟:
第一步:客戶端發(fā)起HTTP請求連接
第二步:服務(wù)端從請求頭中取出Sec-WebSocket-Key的值
第三步:給Sec-WebSocket-Key值拼接一個magic_string 的到一個新的value
第四步:給新的value先做sha1加密 再做base64加密
第五步:拼接一個響應(yīng)頭
第六步:服務(wù)器將拼好的響應(yīng)頭發(fā)送給客戶端
第七步:客戶端解密Sec-WebSocket-Accept得到Sec-WebSocket-Key判斷是否握手成功
代碼實現(xiàn):
import socket, base64, hashlib # 創(chuàng)建socket連接 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 綁定端地址和口號 sock.bind(('127.0.0.1', 9527)) # 監(jiān)聽 sock.listen(5) # 獲取客戶端socket對象 conn, address = sock.accept() # 獲取客戶端的【握手】信息 data = conn.recv(1024) print(data) def get_headers(data): """從請求頭中取出Sec-WebSocket-Key對應(yīng)的值并返回""" header_dict = {} header_str = data.decode("utf8") for i in header_str.split("\r\n"): if str(i).startswith("Sec-WebSocket-Key"): return i.split(":")[1].strip() # 得到Sec-WebSocket-Key對應(yīng)的值 ws_key = get_headers(data) # 魔法字符串magic string為:258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11 magic_string = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11' # 拼接 socket_str = ws_key + magic_string # sha1加密 socket_str_sha1 = hashlib.sha1(socket_str.encode("utf8")).digest() # base64加密 socket_str_base64 = base64.b64encode(socket_str_sha1) # 拼接響應(yīng)頭 response_tpl = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \ "Upgrade:websocket\r\n" \ "Connection: Upgrade\r\n" \ "Sec-WebSocket-Accept: %s\r\n" \ "WebSocket-Location: ws://127.0.0.1:9527\r\n\r\n" % (socket_str_base64.decode("utf8")) # 服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)頭到客戶端 conn.send(response_tpl.encode("utf8")) # 客戶端服務(wù)端建立長連接循環(huán)接收發(fā)送數(shù)據(jù) while True: msg = conn.recv(8096) print(msg)
Title
附帶客戶端發(fā)起HTTP請求的請求頭:
b'GET /ws/ HTTP/1.1 Host: 127.0.0.1:9527 Connection: Upgrade Pragma: no-cache Cache-Control: no-cache User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.3... Upgrade: websocket Origin: http://localhost:63342 Sec-WebSocket-Version: 13 Accept-Encoding: gzip, deflate, br Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9 Sec-WebSocket-Key: kJXuOKsrl3AR1KeFngRElQ== Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits'
四、Websocket的加解密方式:
解密方式:
# b'\x81\x87\x0e\xc3\xf3\xcd;\xf6\xc6\xf8;\xf6\xc6'==========5555555 hashstr = b'\x81\x87\x0e\xc3\xf3\xcd;\xf6\xc6\xf8;\xf6\xc6' # 將第二個字節(jié)也就是 \x87 第9-16位 進行與127進行位運算 payload = hashstr[1] & 127 # 當(dāng)位運算結(jié)果等于127時,則第3-10個字節(jié)為數(shù)據(jù)長度 # 第11-14字節(jié)為mask 解密所需字符串 # 則數(shù)據(jù)為第15字節(jié)至結(jié)尾 if payload == 127: extend_payload_len = hashstr[2:10] mask = hashstr[10:14] decoded = hashstr[14:] # 當(dāng)位運算結(jié)果等于126時,則第3-4個字節(jié)為數(shù)據(jù)長度 # 第5-8字節(jié)為mask 解密所需字符串 # 則數(shù)據(jù)為第9字節(jié)至結(jié)尾 if payload == 126: extend_payload_len = hashstr[2:4] mask = hashstr[4:8] decoded = hashstr[8:] # 當(dāng)位運算結(jié)果小于等于125時,則這個數(shù)字就是數(shù)據(jù)的長度 # 第3-6字節(jié)為mask 解密所需字符串 # 則數(shù)據(jù)為第7字節(jié)至結(jié)尾 if payload <= 125: extend_payload_len = None mask = hashstr[2:6] decoded = hashstr[6:] str_byte = bytearray() for i in range(len(decoded)): byte = decoded[i] ^ mask[i % 4] str_byte.append(byte) print(str_byte.decode("utf8"))
加密方式:
import struct msg_bytes = "5555555".encode("utf8") token = b"\x81" length = len(msg_bytes) if length < 126: token += struct.pack("B", length) elif length == 126: token += struct.pack("!BH", 126, length) else: token += struct.pack("!BQ", 127, length) msg = token + msg_bytes print(msg)
四、基于flask框架、Websocket協(xié)議實現(xiàn)的客戶端和服務(wù)端鏈接通信示例:
pip3 install gevent-websocket
from flask import Flask, request from geventwebsocket.websocket import WebSocket from gevent.pywsgi import WSGIServer from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler app = Flask(__name__) @app.route("/ws") def websocket(): # 得到用戶的鏈接 user_socket = request.environ.get("wsgi.websocket") # type:WebSocket print("訪問成功") while True: msg = user_socket.receive() # 接受消息 print(msg) user_socket.send(msg) # 發(fā)送消息 if __name__ == '__main__': # 指定地址、端口號開啟Websocket服務(wù) http_serv = WSGIServer(("127.0.0.1", 8001), app, handler_class=WebSocketHandler) # 啟動Websocket服務(wù) http_serv.serve_forever()
html文件:
Title 點擊創(chuàng)建鏈接
請您輸入消息:
發(fā)送消息
第一步:運行flask
第二步:運行html文件
第三步:點擊創(chuàng)建鏈接
第四步:輸入消息
第五步:點擊發(fā)送消息
客戶端.png
服務(wù)器端.png
這樣我們就簡單實現(xiàn)了通過Websocket協(xié)議的客戶端服務(wù)端通信。并且我們可以創(chuàng)建多個鏈接同時對服務(wù)器端通信。
五、基于Websocket實現(xiàn)即時通訊(IM):
服務(wù)器代碼:
from flask import Flask, request from geventwebsocket.websocket import WebSocket from gevent.pywsgi import WSGIServer from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler from geventwebsocket.exceptions import WebSocketError import json app = Flask(__name__) user_socket_dict = {} @app.route("/ws/") def websocket(username): # 得到用戶的鏈接 user_socket = request.environ.get("wsgi.websocket") # type:WebSocket user_socket_dict[username] = user_socket print(username+"鏈接成功!") while True: msg = user_socket.receive() # 接受消息 for socket in user_socket_dict.values(): # type:WebSocket if user_socket != socket:# 自己發(fā)消息服務(wù)器就不要再給自己回消息了 try: socket.send(json.dumps({"sender": username, "msg": msg})) except: continue if __name__ == '__main__': # 指定地址、端口號開啟Websocket服務(wù) http_serv = WSGIServer(("127.0.0.1", 8001), app, handler_class=WebSocketHandler) # 啟動Websocket服務(wù) http_serv.serve_forever()
html代碼:
Title 請輸入你的昵稱:
點擊創(chuàng)建鏈接
請您輸入消息:
發(fā)送消息
第一步:運行flask服務(wù)器
第二步:運行html文件
第三步:輸入昵稱,點擊創(chuàng)建鏈接
第四步:輸入消息
第五步:點擊發(fā)送消息
客戶端01.png
客戶端02.png
服務(wù)器端.png
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