微信,QQ这类IM app怎么做——谈谈Websocket
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前言
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關(guān)于我和WebSocket的緣：我從大二在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課上聽老師講過之后，第一次使用就到了畢業(yè)之后的第一份工作。直到最近換了工作，到了一家是含有IM社交聊天功能的app的時候，我覺得我現(xiàn)在可以談?wù)勎覍ebSocket/Socket的一些看法了。要想做IM聊天app，就不得不理解WebSocket和Socket的原理了，聽我一一道來。
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目錄
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1.WebSocket使用場景
2.WebSocket誕生由來
3.談?wù)刉ebSocket協(xié)議原理
4.WebSocket 和 Socket的區(qū)別與聯(lián)系
5.iOS平臺有哪些WebSocket和Socket的開源框架
6.iOS平臺如何實現(xiàn)WebSocket協(xié)議
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一.WebSocket的使用場景
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1.社交聊天
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最著名的就是微信，QQ，這一類社交聊天的app。這一類聊天app的特點是低延遲，高即時。即時是這里面要求最高的，如果有一個緊急的事情，通過IM軟件通知你，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境良好的情況下，這條message還無法立即送達(dá)到你的客戶端上，緊急的事情都結(jié)束了，你才收到消息，那么這個軟件肯定是失敗的。
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2.彈幕
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說到這里，大家一定里面想到了A站和B站了。確實，他們的彈幕一直是一種特色。而且彈幕對于一個視頻來說，很可能彈幕才是精華。發(fā)彈幕需要實時顯示，也需要和聊天一樣，需要即時。
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3.多玩家游戲
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4.協(xié)同編輯
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現(xiàn)在很多開源項目都是分散在世界各地的開發(fā)者一起協(xié)同開發(fā)，此時就會用到版本控制系統(tǒng)，比如Git，SVN去合并沖突。但是如果有一份文檔，支持多人實時在線協(xié)同編輯，那么此時就會用到比如WebSocket了，它可以保證各個編輯者都在編輯同一個文檔，此時不需要用到Git，SVN這些版本控制，因為在協(xié)同編輯界面就會實時看到對方編輯了什么，誰在修改哪些段落和文字。
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5.股票基金實時報價
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金融界瞬息萬變——幾乎是每毫秒都在變化。如果采用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無法滿足實時性，那么就會給客戶帶來巨大的損失。幾毫秒錢股票開始大跌，幾秒以后才刷新數(shù)據(jù)，一秒鐘的時間內(nèi)，很可能用戶就已經(jīng)損失巨大財產(chǎn)了。
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6.體育實況更新
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全世界的球迷，體育愛好者特別多，當(dāng)然大家在關(guān)心自己喜歡的體育活動的時候，比賽實時的賽況是他們最最關(guān)心的事情。這類新聞中最好的體驗就是利用Websocket達(dá)到實時的更新！
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7.視頻會議/聊天
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視頻會議并不能代替和真人相見，但是他能讓分布在全球天涯海角的人聚在電腦前一起開會。既能節(jié)省大家聚在一起路上花費的時間，討論聚會地點的糾結(jié)，還能隨時隨地，只要有網(wǎng)絡(luò)就可以開會。
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8.基于位置的應(yīng)用
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越來越多的開發(fā)者借用移動設(shè)備的GPS功能來實現(xiàn)他們基于位置的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。如果你一直記錄用戶的位置(比如運行應(yīng)用來記錄運動軌跡)，你可以收集到更加細(xì)致化的數(shù)據(jù)。
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9.在線教育
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在線教育近幾年也發(fā)展迅速。優(yōu)點很多，免去了場地的限制，能讓名師的資源合理的分配給全國各地想要學(xué)習(xí)知識的同學(xué)手上，Websocket是個不錯的選擇，可以視頻聊天、即時聊天以及其與別人合作一起在網(wǎng)上討論問題...
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10.智能家居
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這也是我一畢業(yè)加入的一個偉大的物聯(lián)網(wǎng)智能家居的公司。考慮到家里的智能設(shè)備的狀態(tài)必須需要實時的展現(xiàn)在手機(jī)app客戶端上，毫無疑問選擇了Websocket。
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11.總結(jié)
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從上面我列舉的這些場景來看，一個共同點就是，高實時性！
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二.WebSocket誕生由來
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1.最開始的輪詢Polling階段
這種方式下，是不適合獲取實時信息的，客戶端和服務(wù)器之間會一直進(jìn)行連接，每隔一段時間就詢問一次。客戶端會輪詢，有沒有新消息。這種方式連接數(shù)會很多，一個接受，一個發(fā)送。而且每次發(fā)送請求都會有Http的Header，會很耗流量，也會消耗CPU的利用率。
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2.改進(jìn)版的長輪詢Long polling階段
長輪詢是對輪詢的改進(jìn)版，客戶端發(fā)送HTTP給服務(wù)器之后，有沒有新消息，如果沒有新消息，就一直等待。當(dāng)有新消息的時候，才會返回給客戶端。在某種程度上減小了網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU利用率等問題。但是這種方式還是有一種弊端：例如假設(shè)服務(wù)器端的數(shù)據(jù)更新速度很快，服務(wù)器在傳送一個數(shù)據(jù)包給客戶端后必須等待客戶端的下一個Get請求到來，才能傳遞第二個更新的數(shù)據(jù)包給客戶端，那么這樣的話，客戶端顯示實時數(shù)據(jù)最快的時間為2×RTT（往返時間），而且如果在網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下，這個時間用戶是不能接受的，比如在股市的的報價上。另外，由于http數(shù)據(jù)包的頭部數(shù)據(jù)量往往很大（通常有400多個字節(jié)），但是真正被服務(wù)器需要的數(shù)據(jù)卻很少（有時只有10個字節(jié)左右），這樣的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上周期性的傳輸，難免對網(wǎng)絡(luò)帶寬是一種浪費。
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3.WebSocket誕生
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現(xiàn)在急需的需求是能支持客戶端和服務(wù)器端的雙向通信，而且協(xié)議的頭部又沒有HTTP的Header那么大，于是，Websocket就誕生了！
上圖就是Websocket和Polling的區(qū)別，從圖中可以看到Polling里面客戶端發(fā)送了好多Request，而下圖，只有一個Upgrade，非常簡潔高效。至于消耗方面的比較就要看下圖了
上圖中，我們先看藍(lán)色的柱狀圖，是Polling輪詢消耗的流量，
Use case A:?1,000 clients polling every second: Network throughput is (871 x 1,000) = 871,000 bytes = 6,968,000 bits per second (6.6 Mbps)
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Use case B:?10,000 clients polling every second: Network throughput is (871 x 10,000) = 8,710,000 bytes = 69,680,000 bits per second (66 Mbps)
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Use case C:?100,000 clients polling every 1 second: Network throughput is (871 x 100,000) = 87,100,000 bytes = 696,800,000 bits per second (665 Mbps)
而Websocket的Frame是 just two bytes of overhead instead of 871，僅僅用2個字節(jié)就代替了輪詢的871字節(jié)！
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Use case A:?1,000 clients receive 1 message per second: Network throughput is (2 x 1,000) = 2,000 bytes = 16,000 bits per second (0.015 Mbps)
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Use case B:?10,000 clients receive 1 message per second: Network throughput is (2 x 10,000) = 20,000 bytes = 160,000 bits per second (0.153 Mbps)
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Use case C:?100,000 clients receive 1 message per second: Network throughput is (2 x 100,000) = 200,000 bytes = 1,600,000 bits per second (1.526 Mbps)
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相同的每秒客戶端輪詢的次數(shù)，當(dāng)次數(shù)高達(dá)10W/s的高頻率次數(shù)的時候，Polling輪詢需要消耗665Mbps，而Websocket僅僅只花費了1.526Mbps，將近435倍！！
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三.談?wù)刉ebSocket協(xié)議原理
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Websocket是應(yīng)用層第七層上的一個應(yīng)用層協(xié)議，它必須依賴?HTTP 協(xié)議進(jìn)行一次握手?，握手成功后，數(shù)據(jù)就直接從 TCP 通道傳輸，與 HTTP 無關(guān)了。
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Websocket的數(shù)據(jù)傳輸是frame形式傳輸?shù)?#xff0c;比如會將一條消息分為幾個frame，按照先后順序傳輸出去。這樣做會有幾個好處：
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1）大數(shù)據(jù)的傳輸可以分片傳輸，不用考慮到數(shù)據(jù)大小導(dǎo)致的長度標(biāo)志位不足夠的情況。
2）和http的chunk一樣，可以邊生成數(shù)據(jù)邊傳遞消息，即提高傳輸效率。
四.WebSocket 和 Socket的區(qū)別與聯(lián)系
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首先，Socket 其實并不是一個協(xié)議。它工作在 OSI 模型會話層（第5層），是為了方便大家直接使用更底層協(xié)議（一般是 TCP 或 UDP ）而存在的一個抽象層。Socket是對TCP/IP協(xié)議的封裝，Socket本身并不是協(xié)議，而是一個調(diào)用接口(API)。
Socket通常也稱作”套接字”，用于描述IP地址和端口，是一個通信鏈的句柄。網(wǎng)絡(luò)上的兩個程序通過一個雙向的通訊連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket，一個Socket由一個IP地址和一個端口號唯一確定。應(yīng)用程序通常通過”套接字”向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請求或者應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)請求。
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Socket在通訊過程中，服務(wù)端監(jiān)聽某個端口是否有連接請求，客戶端向服務(wù)端發(fā)送連接請求，服務(wù)端收到連接請求向客戶端發(fā)出接收消息，這樣一個連接就建立起來了。客戶端和服務(wù)端也都可以相互發(fā)送消息與對方進(jìn)行通訊，直到雙方連接斷開。
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所以基于WebSocket和基于Socket都可以開發(fā)出IM社交聊天類的app
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五.iOS平臺有哪些WebSocket和Socket的開源框架
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Socket開源框架有：CocoaAsyncSocket，socketio/socket.io-client-swift
WebSocket開源框架有：facebook/SocketRocket，tidwall/SwiftWebSocket
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六.iOS平臺如何實現(xiàn)WebSocket協(xié)議
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Talk is cheap。Show me the code ——Linus Torvalds
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我們今天來看看facebook/SocketRocket的實現(xiàn)方法
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首先這是SRWebSocket定義的一些成員變量
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@property?(nonatomic,?weak)?id??delegate; /** ?A?dispatch?queue?for?scheduling?the?delegate?calls.?The?queue?doesn't?need?be?a?serial?queue. ?If?`nil`?and?`delegateOperationQueue`?is?`nil`,?the?socket?uses?main?queue?for?performing?all?delegate?method?calls. ?*/ @property?(nonatomic,?strong)?dispatch_queue_t?delegateDispatchQueue; /** ?An?operation?queue?for?scheduling?the?delegate?calls. ?If?`nil`?and?`delegateOperationQueue`?is?`nil`,?the?socket?uses?main?queue?for?performing?all?delegate?method?calls. ?*/ @property?(nonatomic,?strong)?NSOperationQueue?*delegateOperationQueue; @property?(nonatomic,?readonly)?SRReadyState?readyState; @property?(nonatomic,?readonly,?retain)?NSURL?*url; @property?(nonatomic,?readonly)?CFHTTPMessageRef?receivedHTTPHeaders; //?Optional?array?of?cookies?(NSHTTPCookie?objects)?to?apply?to?the?connections @property?(nonatomic,?copy)?NSArray?*requestCookies; //?This?returns?the?negotiated?protocol. //?It?will?be?nil?until?after?the?handshake?completes. @property?(nonatomic,?readonly,?copy)?NSString?*protocol;?
下面這些是SRWebSocket的一些方法
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//?Protocols?should?be?an?array?of?strings?that?turn?into?Sec-WebSocket-Protocol. -?(instancetype)initWithURLRequest:(NSURLRequest?*)request; -?(instancetype)initWithURLRequest:(NSURLRequest?*)request?protocols:(NSArray?*)protocols; -?(instancetype)initWithURLRequest:(NSURLRequest?*)request?protocols:(NSArray?*)protocols?allowsUntrustedSSLCertificates:(BOOL)allowsUntrustedSSLCertificates; //?Some?helper?constructors. -?(instancetype)initWithURL:(NSURL?*)url; -?(instancetype)initWithURL:(NSURL?*)url?protocols:(NSArray?*)protocols; -?(instancetype)initWithURL:(NSURL?*)url?protocols:(NSArray?*)protocols?allowsUntrustedSSLCertificates:(BOOL)allowsUntrustedSSLCertificates; //?By?default,?it?will?schedule?itself?on?+[NSRunLoop?SR_networkRunLoop]?using?defaultModes. -?(void)scheduleInRunLoop:(NSRunLoop?*)aRunLoop?forMode:(NSString?*)mode; -?(void)unscheduleFromRunLoop:(NSRunLoop?*)aRunLoop?forMode:(NSString?*)mode; //?SRWebSockets?are?intended?for?one-time-use?only.??Open?should?be?called?once?and?only?once. -?(void)open; -?(void)close; -?(void)closeWithCode:(NSInteger)code?reason:(NSString?*)reason; ///-------------------------------------- #pragma?mark?Send ///-------------------------------------- //下面是4個發(fā)送的方法 /** ?Send?a?UTF-8?string?or?binary?data?to?the?server. ?@param?message?UTF-8?String?or?Data?to?send. ?@deprecated?Please?use?`sendString:`?or?`sendData`?instead. ?*/ -?(void)send:(id)message?__attribute__((deprecated("Please?use?`sendString:`?or?`sendData`?instead."))); -?(void)sendString:(NSString?*)string; -?(void)sendData:(NSData?*)data; -?(void)sendPing:(NSData?*)data; @end?
對應(yīng)5種狀態(tài)的代理方法
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///-------------------------------------- #pragma?mark?-?SRWebSocketDelegate ///-------------------------------------- @protocol?SRWebSocketDelegate?-?(void)webSocket:(SRWebSocket?*)webSocket?didReceiveMessage:(id)message; @optional -?(void)webSocketDidOpen:(SRWebSocket?*)webSocket; -?(void)webSocket:(SRWebSocket?*)webSocket?didFailWithError:(NSError?*)error; -?(void)webSocket:(SRWebSocket?*)webSocket?didCloseWithCode:(NSInteger)code?reason:(NSString?*)reason?wasClean:(BOOL)wasClean; -?(void)webSocket:(SRWebSocket?*)webSocket?didReceivePong:(NSData?*)pongPayload; //?Return?YES?to?convert?messages?sent?as?Text?to?an?NSString.?Return?NO?to?skip?NSData?->?NSString?conversion?for?Text?messages.?Defaults?to?YES. -?(BOOL)webSocketShouldConvertTextFrameToString:(SRWebSocket?*)webSocket; @end?
didReceiveMessage方法是必須實現(xiàn)的，用來接收消息的。
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下面4個did方法分別對應(yīng)著Open，Fail，Close，ReceivePong不同狀態(tài)的代理方法
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方法就上面這些了，我們實際來看看代碼怎么寫
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先是初始化Websocket連接，注意此處ws://或者wss://連接有且最多只能有一個，這個是Websocket協(xié)議規(guī)定的
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self.ws?=?[[SRWebSocket?alloc]?initWithURLRequest:[NSURLRequest?requestWithURL:[NSURL?URLWithString:[NSString? stringWithFormat:@"%@://%@:%zd/ws",?serverProto,?serverIP,?serverPort]]]]; ????self.ws.delegate?=?delegate; ????[self.ws?open];?
發(fā)送消息
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[self.ws?send:message];
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接收消息以及其他3個代理方法
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| //這個就是接受消息的代理方法了，這里接受服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)，方法里面就應(yīng)該寫處理數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)的方法了。 -?(void)webSocket:(SRWebSocket?*)webSocket?didReceiveMessage:(id)message { ????NSDictionary?*data?=?[NetworkUtils?decodeData:message]; ????if?(!data) ????????return; } //這里是Websocket剛剛Open之后的代理方法。就想微信剛剛連接中，會顯示連接中，當(dāng)連接上了，就不顯示連接中了，取消顯示連接的方法就應(yīng)該寫在這里面 -?(void)webSocketDidOpen:(SRWebSocket?*)webSocket { ????//?Open?=?silent?ping ????[self.ws?receivedPing]; } //這是關(guān)閉Websocket的代理方法 -?(void)webSocket:(SRWebSocket?*)webSocket?didCloseWithCode:(NSInteger)code?reason:(NSString?*)reason?wasClean:(BOOL)wasClean { ????[self?failedConnection:NSLS(Disconnected)]; } //這里是連接Websocket失敗的方法，這里面一般都會寫重連的方法 -?(void)webSocket:(SRWebSocket?*)webSocket?didFailWithError:(NSError?*)error { ????[self?failedConnection:NSLS(Disconnected)]; } |
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最后
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以上就是我想分享的一些關(guān)于Websocket的心得，文中如果有錯誤的地方，歡迎大家指點！一般沒有微信QQ那么大用戶量的app，用Websocket應(yīng)該都可以完成IM社交聊天的任務(wù)。當(dāng)用戶達(dá)到億級別，應(yīng)該還有很多需要優(yōu)化，優(yōu)化性能各種的吧。
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最后，微信和QQ的實現(xiàn)方法也許并不是只用Websocket和Socket這么簡單，也許是他們自己開發(fā)的一套能支持這么大用戶，大數(shù)據(jù)的，各方面也都優(yōu)化都最優(yōu)的方法。如果有開發(fā)和微信和QQ的大神看到這篇文章，可以留言說說看你們用什么方式實現(xiàn)的，也可以和我們一起分享，我們一起學(xué)習(xí)！我先謝謝大神們的指點了！
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/Camier-myNiuer/p/5542107.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的微信,QQ这类IM app怎么做——谈谈Websocket的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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