SpringBoot使用WebSocket

1、什么是WebSocket

1、WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。
2、WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。
3、在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

示例：WebSocket是一种双向网络通信协议，与HTTP不同，它以ws://或wss://开头。它是一个有状态协议，这意味着客户端和服务器之间的连接将保持活动状态，直到被客户端或服务器中的任何一方关闭连接之后，连接将从两端终止。

WebSocket使用了HTTP/1.1的协议升级特性，一个WebSocket请求首先使用非正常的HTTP请求以特定的模式访问一个URL，这个URL有两种模式，分别是ws和wss,对应HTTP协议中的HTTP和HTTPS。

①在请求头中有一个Connection:Upgrade字段，表示客户端想要对协议进行升级。

②另外还有一个Upgrade:websocket字段，表示客户端想要将请求协议升级为WebSocket协议。

③这两个字段共同告诉服务器要将连接升级为WebSocket这样一种全双工协议。

如果服务端同意协议升级，那么在握手完成之后，文本消息或者其他二进制消息就可以同时在两个方向上进行发送，而不需要关闭和重建连接。此时的客户端和服务端关系是对等的，它们可以互相向对方主动发送消息。

2、为什么需要WebSocket

初次接触 WebSocket的人，都会问同样的问题：我们已经有了HTTP协议，为什么还需要另一个协议？它能带来什么好处？

答案很简单，因为HTTP协议有一个缺陷：通信只能由客户端发起。

举例来说，我们想了解今天的天气，只能是客户端向服务器发出请求，服务器返回查询结果。HTTP协议做不到服务器主动向客户端推送信息。

这种单向请求的特点，注定了如果服务器有连续的状态变化，客户端要获知就非常麻烦。我们只能使用"轮询"，每隔一段时候，就发出一个询问，了解服务器有没有新的信息。轮询的效率低，非常浪费资源。因此，工程师们一直在思考，有没有更好的方法，WebSocket就是这样发明的。

WebSocket的最大特点就是，服务器可以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，是真正的双向平等对话，属于服务器推送技术的一种。

因为一般的请求都是HTTP请求（单向通信），HTTP是一个短连接（非持久化），且通信只能由客户端发起，HTTP协议做不到服务器主动向客户端推送消息。举个例子：前后端交互就是前端发送请求，从后端拿到数据后展示到页面，如果前端没有主动请求接口，那后端就不能发送数据给前端。然而，WebSocket确能很好的解决这个问题，服务端可以主动向客户端推送消息，客户端也可以主动向服务端发送消息，实现了服务端和客户端真正的平等。

轮询
轮询是最简单的一种解决方案，所谓轮询，就是客户端在固定的时间间隔下不停地向服务端发送请求，查看服务端是否有最新的数据，若服务端有最新的数据，则返回给客户端,若服务端没有，则返回一个空的JSON或者XML文档。轮询对开发人员而言实现方便，但是弊端也很明显:客户端每次都要新建HTTP请求,服务端要处理大量的无效请求，在高并发场景下会严重拖慢服务端的运行效率，同时服务端的资源被极大的浪费了，因此这种方式并不可取。

长轮询
长轮询是传统轮询的升级版，当聪明的工程师看到轮询所存在的问题后，就开始解决问题，于是有了长轮询。不同于传统轮询，在长轮询中，服务端不是每次都会立即响应客户端的请求，只有在服务端有最新数据的时候才会立即响应客户端的请求，否则服务端会持有这个请求而不返回，直到有新数据时才返回。这种方式可以在一定程度上节省网络资源和服务器资源，但是也存在一些问题，例如:

如果浏览器在服务器响应之前有新数据要发送，就只能创建-一个新的并发请求，或者先尝试断掉当前请求，再创建新的请求。
TCP和HTTP规范中都有连接超时一说，所以所谓的长轮询并不能一直持续， 服务端和客户端的连接需要定期的连接和关闭再连接，这又增大了程序员的工作量，当然也有一些技术能够延长每次连接的时间，但毕竟是非主流解决方案。

3、WebSocket的特点

和传统的解决方案相比，WebSocket主要有如下特点:

1、较少的控制开销。在连接创建后，服务器和客户端之间交换数据时，用于协议控制的数据包头部相对较小。在不包含扩展的情况下，对于服务器到客户端的内容，此头部大小只有2至10字节（和数据包长度有关）；对于客户端到服务器的内容，此头部还需要加上额外的4字节的掩码。相对于HTTP请求每次都要携带完整的头部，此项开销显著减少了。
2、更强的实时性。由于协议是全双工的，所以服务器可以随时主动给客户端下发数据。相对于HTTP请求需要等待客户端发起请求服务端才能响应，延迟明显更少；即使是和Comet等类似的长轮询比较，其也能在短时间内更多次地传递数据。
3、保持连接状态。与HTTP不同的是，Websocket需要先创建连接，这就使得其成为一种有状态的协议，之后通信时可以省略部分状态信息。而HTTP请求可能需要在每个请求都携带状态信息（如身份认证等）。
4、更好的二进制支持。Websocket定义了二进制帧，相对HTTP，可以更轻松地处理二进制内容。
5、可以支持扩展。Websocket定义了扩展，用户可以扩展协议、实现部分自定义的子协议。如部分浏览器支持压缩等。
6、更好的压缩效果。相对于HTTP压缩，Websocket在适当的扩展支持下，可以沿用之前内容的上下文，在传递类似的数据时，可以显著地提高压缩率。

7、WebSocket使用时需要先创建连接，这使得WebSocket成为一种有状态的协议，在之后的通信过程中可以省略部分状态信息( 例如身份认证等)。
8、WebSocket连接在端口80 (ws)或者443 (wss)上创建，与HTTP使用的端口相同，这样,基本上所有的防火墙都不会阻止WebSocket连接。
WebSocket使用HTTP协议进行握手，因此它可以自然而然地集成到网络浏览器和HTTP服务器中，而不需要额外的成本。
9、心跳消息(ping 和pong)将被反复的发送，进而保持WebSocket连接一直处于活跃状态。
使用该协议，当消息启动或者到达的时候，服务端和客户端都可以知道。
10、WebSocket连接关闭时将发送一个特殊的关闭消息。
11、WebSocket支持跨域，可以避免Ajax的限制。
12、HTTP规范要求浏览器将并发连接数限制为每个主机名两个连接,但是当我们使用WebSocket的时候，当握手完成之后，该限制就不存在了，因为此时的连接已经不再是HTTP连接了。
13、WebSocket协议支持扩展，用户可以扩展协议，实现部分自定义的子协议。
14、更好的二进制支持以及更好的压缩效果。