node.js中如何使用socket.io實現一個實時通訊應用

今天小編給大家分享一下node.js中如何使用socket.io實現一個實時通訊應用的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以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有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

WebSocket概念

不同于HTTP半雙工協議，WebSocket是基于TCP 連接的全雙工協議，支持客戶端服務端雙向通信。

WebSocket使得客戶端和服務器之間的數據交換變得更加簡單，允許服務端主動向客戶端推送數據。在 WebSocket API 中，瀏覽器和服務器只需要完成一次握手，兩者之間就直接可以創建持久性的連接，并進行雙向數據傳輸。

在WebSocket API中，瀏覽器和服務器只需要做一個握手的動作，然后，瀏覽器和服務器之間就形成了一條快速通道。兩者之間就直接可以數據互相傳送。

實現

原生實現

WebSocket對象一共支持四個消息 onopen, onmessage, onclose和onerror。

建立連接

通過javascript可以快速的建立一個WebSocket連接：

var Socket = new WebSocket(url, [protocol] );

以上代碼中的第一個參數url, 指定連接的URL。第二個參數 protocol是可選的，指定了可接受的子協議。

同http協議使用http://開頭一樣，WebSocket協議的URL使用ws://開頭，另外安全的WebSocket協議使用wss://開頭。

當Browser和WebSocketServer連接成功后，會觸發onopen消息。

Socket.onopen = function(evt) {};

如果連接失敗，發送、接收數據失敗或者處理數據出現錯誤，browser會觸發onerror消息。

Socket.onerror = function(evt) { };

當Browser接收到WebSocketServer端發送的關閉連接請求時，就會觸發onclose消息。

Socket.onclose = function(evt) { };

收發消息

當Browser接收到WebSocketServer發送過來的數據時，就會觸發onmessage消息，參數evt中包含server傳輸過來的數據。

Socket.onmessage = function(evt) { };

send用于向服務端發送消息。

Socket.send();

socket

WebSocket是跟隨HTML5一同提出的，所以在兼容性上存在問題，這時一個非常好用的庫就登場了——Socket.io。

socket.io封裝了websocket，同時包含了其它的連接方式，你在任何瀏覽器里都可以使用socket.io來建立異步的連接。socket.io包含了服務端和客戶端的庫，如果在瀏覽器中使用了socket.io的js，服務端也必須同樣適用。

socket.io是基于 Websocket 的Client-Server 實時通信庫。

socket.io底層是基于engine.io這個庫。engine.io為 socket.io 提供跨瀏覽器/跨設備的雙向通信的底層庫。engine.io使用了 Websocket 和 XHR 方式封裝了一套 socket 協議。在低版本的瀏覽器中，不支持Websocket，為了兼容使用長輪詢(polling)替代。

API文檔

Socket.io允許你觸發或響應自定義的事件，除了connect，message，disconnect這些事件的名字不能使用之外，你可以觸發任何自定義的事件名稱。

建立連接

  const socket = io("ws://0.0.0.0:port"); // port為自己定義的端口號
  let io = require("socket.io")(http);
  io.on("connection", function(socket) {})

消息收發

一、發送數據

socket.emit(自定義發送的字段, data);

二、接收數據

 socket.on(自定義發送的字段, function(data) {
    console.log(data);
  })

斷開連接

一、全部斷開連接

  let io = require("socket.io")(http);
  io.close();

二、某個客戶端斷開與服務端的鏈接

  // 客戶端
  socket.emit("close", {});

 // 服務端
  socket.on("close", data => {
    socket.disconnect(true);
  });

room和namespace

有時候websocket有如下的使用場景：1.服務端發送的消息有分類，不同的客戶端需要接收的分類不同；2.服務端并不需要對所有的客戶端都發送消息，只需要針對某個特定群體發送消息；

針對這種使用場景，socket中非常實用的namespace和room就上場了。

先來一張圖看看namespace與room之間的關系：

namespace

服務端

  io.of("/post").on("connection", function(socket) {
    socket.emit("new message", { mess: `這是post的命名空間` });
  });
  
  io.of("/get").on("connection", function(socket) {
    socket.emit("new message", { mess: `這是get的命名空間` });
  });

客戶端

  // index.js
  const socket = io("ws://0.0.0.0:****/post");
  socket.on("new message", function(data) {
    console.log('index',data);
  }
  
  //message.js
  const socket = io("ws://0.0.0.0:****/get");
  socket.on("new message", function(data) {
    console.log('message',data);
  }

room

客戶端

 //可用于客戶端進入房間;
  socket.join('room one');
  //用于離開房間;
  socket.leave('room one');

服務端

  io.sockets.on('connection',function(socket){
    //提交者會被排除在外（即不會收到消息）
    socket.broadcast.to('room one').emit('new messages', data);
    // 向所有用戶發送消息
    io.sockets.to(data).emit("recive message", "hello,房間中的用戶");   
  }

用socket.io實現一個實時接收信息的例子

終于來到應用的階段啦，服務端用node.js模擬了服務端接口。以下的例子都在本地服務器中實現。

服務端

先來看看服務端，先來開啟一個服務，安裝express和socket.io

安裝依賴

npm install --Dev express
npm install --Dev socket.io

構建node服務器

 let app = require("express")();
  let http = require("http").createServer(handler);
  let io = require("socket.io")(http);
  let fs = require("fs");
  
  http.listen(port); //port:輸入需要的端口號
  
  function handler(req, res) {
   fs.readFile(__dirname + "/index.html", function(err, data) {
    if (err) {
     res.writeHead(500);
     return res.end("Error loading index.html");
    }
  
    res.writeHead(200);
    res.end(data);
   });
  }
  
  io.on("connection", function(socket) {
    console.log('連接成功');
    //連接成功之后發送消息
    socket.emit("new message", { mess: `初始消息` });
    
  });

客戶端

核心代碼——index.html（向服務端發送數據）

 <div>發送信息</div>
  <input placeholder="請輸入要發送的信息" />
  <button onclick="postMessage()">發送</button>

 // 接收到服務端傳來的name匹配的消息
  socket.on("new message", function(data) {
   console.log(data);
  });
  
  function postMessage() {
   socket.emit("recive message", {
    message: content,
    time: new Date()
   });
   messList.push({
    message: content,
    time: new Date()
   });
  }

核心代碼——message.html（從服務端接收數據）

socket.on("new message", function(data) {
   console.log(data);
  });

效果

實時通訊效果

客戶端全部斷開連接

某客戶端斷開連接

namespace應用

加入房間

離開房間

框架中的應用

npm install socket.io-client

const socket = require('socket.io-client')('http://localhost:port');

  componentDidMount() {
    socket.on('login', (data) => {
      console.log(data)
    });
    socket.on('add user', (data) => {
      console.log(data)
    });
    socket.on('new message', (data) => {
      console.log(data)
    });
  }

分析webSocket協議

Headers

請求包

 Accept-Encoding: gzip, deflate
  Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
  Cache-Control: no-cache
  Connection: Upgrade
  Cookie: MEIQIA_VISIT_ID=1IcBRlE1mZhdVi1dEFNtGNAfjyG; token=0b81ffd758ea4a33e7724d9c67efbb26; io=ouI5Vqe7_WnIHlKnAAAG
  Host: 0.0.0.0:2699
  Origin: http://127.0.0.1:5500
  Pragma: no-cache
  Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits
  Sec-WebSocket-Key: PJS0iPLxrL0ueNPoAFUSiA==
  Sec-WebSocket-Version: 13
  Upgrade: websocket
  User-Agent: Mozilla/5.0 (iPhone; CPU iPhone OS 11_0 like Mac OS X) AppleWebKit/604.1.38 (KHTML, like Gecko) Version/11.0 Mobile/15A372 Safari/604.1

請求包說明：

• 必須是有效的http request 格式；

• HTTP request method 必須是GET，協議應不小于1.1 如： Get / HTTP/1.1；

• 必須包括Upgrade頭域，并且其值為“websocket”，用于告訴服務器此連接需要升級到websocket;

• 必須包括”Connection” 頭域，并且其值為“Upgrade”;

• 必須包括”Sec-WebSocket-Key”頭域，其值采用base64編碼的隨機16字節長的字符序列;

• 如果請求來自瀏覽器客戶端，還必須包括Origin頭域 。 該頭域用于防止未授權的跨域腳本攻擊，服務器可以從Origin決定是否接受該WebSocket連接;

• 必須包括“Sec-webSocket-Version”頭域，是當前使用協議的版本號，當前值必須是13;

• 可能包括“Sec-WebSocket-Protocol”，表示client（應用程序）支持的協議列表，server選擇一個或者沒有可接受的協議響應之;

• 可能包括“Sec-WebSocket-Extensions”， 協議擴展， 某類協議可能支持多個擴展，通過它可以實現協議增強;

• 可能包括任意其他域，如cookie.

應答包

應答包說明：

 Connection: Upgrade
  Sec-WebSocket-Accept: I4jyFwm0r1J8lrnD3yN+EvxTABQ=
  Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate
  Upgrade: websocket

• 必須包括Upgrade頭域，并且其值為“websocket”;

• 必須包括Connection頭域，并且其值為“Upgrade”;

• 必須包括Sec-WebSocket-Accept頭域，其值是將請求包“Sec-WebSocket-Key”的值，與”258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11″這個字符串進行拼接，然后對拼接后的字符串進行sha-1運算，再進行base64編碼，就是“Sec-WebSocket-Accept”的值；

• 應答包中冒號后面有一個空格；

• 最后需要兩個空行作為應答包結束。

請求數據

 EIO: 3
  transport: websocket
  sid: 8Uehk2UumXoHVJRzAAAA

• EIO:3 表示使用的是engine.io協議版本3

• transport 表示傳輸采用的類型

• sid: session id （String）

Frames

WebSocket協議使用幀（Frame）收發數據,在控制臺->Frames中可以查看發送的幀數據。

其中幀數據前的數字代表什么意思呢？

這是 Engine.io協議，其中的數字是數據包編碼：

<Packet type id> [<data>]

0 open——在打開新傳輸時從服務器發送（重新檢查）

1 close——請求關閉此傳輸，但不關閉連接本身。

2 ping——由客戶端發送。服務器應該用包含相同數據的乓包應答

客戶端發送：2probe探測幀

3 pong——由服務器發送以響應ping數據包。

服務器發送：3probe,響應客戶端

4 message——實際消息，客戶端和服務器應該使用數據調用它們的回調。

5 upgrade——在engine.io切換傳輸之前，它測試，如果服務器和客戶端可以通過這個傳輸進行通信。如果此測試成功，客戶端發送升級數據包，請求服務器刷新其在舊傳輸上的緩存并切換到新傳輸。

6 noop——noop數據包。主要用于在接收到傳入WebSocket連接時強制輪詢周期。

實例

以上的截圖是上述例子中數據傳輸的實例，分析一下大概過程就是：

• connect握手成功

• 客戶端會發送2 probe探測幀

• 服務端發送響應幀3probe

• 客戶端會發送內容為5的Upgrade幀

• 服務端回應內容為6的noop幀

• 探測幀檢查通過后，客戶端停止輪詢請求，將傳輸通道轉到websocket連接，轉到websocket后，接下來就開始定期(默認是25秒)的 ping/pong

• 客戶端、服務端收發數據，4表示的是engine.io的message消息，后面跟隨收發的消息內容

為了知道Client和Server鏈接是否正常，項目中使用的ClientSocket和ServerSocket都有一個心跳的線程，這個線程主要是為了檢測Client和Server是否正常鏈接，Client和Server是否正常鏈接主要是用ping pong流程來保證的。

該心跳定期發送的間隔是socket.io默認設定的25m，在上圖中也可觀察發現。該間隔可通過配置修改。

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