PHP 實現 WebSocket 協議原理與應用詳解
阿新 • • 發佈：2020-04-23
本文例項講述了PHP 實現 WebSocket 協議原理與應用。分享給大家供大家參考，具體如下：
下面會講解一下什麼是 WebSocket，以及使用 PHP 實現 WebSocket。
- WebSocket 是什麼？
- PHP 例項
- 應用場景
一、WebSocket 是什麼
WebSocket 是一種網路傳輸協議，可在單個 TCP 連線上進行全雙工通訊，位於 OSI 模型的應用層。WebSocket 使得客戶端和伺服器之間的資料交換變得更加簡單，允許服務端主動向客戶端推送資料。
在 WebSocket API 中，瀏覽器和伺服器只需要完成一次握手，兩者之間就可以建立永續性的連線，並進行雙向資料傳輸。
特點：網路協議；雙向資料傳輸；允許服務端主動向客戶端推送資料；
二、PHP 例項
客戶端程式碼 index.html
<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1,maximum-scale=1,user-scalable=no">
<title>websocket</title>
</head>
<body>
<input id="text" value="">
<input type="submit" value="send" onclick="start()">
<input type="submit" value="close" onclick="close()">
<div id="msg"></div>
<script>
/**
0：未連線
1：連線成功，可通訊
2：正在關閉
3：連線已關閉或無法開啟
*/
//建立一個webSocket 例項
var webSocket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8083");
webSocket.onerror = function (event){
onError(event);
};
// 開啟websocket
webSocket.onopen = function (event){
onOpen(event);
};
//監聽訊息
webSocket.onmessage = function (event){
onMessage(event);
};
webSocket.onclose = function (event){
onClose(event);
}
//關閉監聽websocket
function onError(event){
document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>close</p>";
console.log("error"+event.data);
};
function onOpen(event){
console.log("open:"+sockState());
document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>Connect to Service</p>";
};
function onMessage(event){
console.log("onMessage");
document.getElementById("msg").innerHTML += "<p>response:"+event.data+"</p>"
};
function onClose(event){
document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>close</p>";
console.log("close:"+sockState());
webSocket.close();
}
function sockState(){
var status = ['未連線','連線成功，可通訊','正在關閉','連線已關閉或無法開啟'];
return status[webSocket.readyState];
}
function start(event){
console.log(webSocket);
var msg = document.getElementById('text').value;
document.getElementById('text').value = '';
console.log("send:"+sockState());
console.log("msg="+msg);
webSocket.send("msg="+msg);
document.getElementById("msg").innerHTML += "<p>request"+msg+"</p>"
};
function close(event){
webSocket.close();
}
</script>
</body>
</html>服務端程式碼 server.php
<?php
/**
* Created by xwx
* Date: 2017/10/18
* Time: 14:33
*/
class SocketService
{
private $address = '0.0.0.0';
private $port = 8083;
private $_sockets;
public function __construct($address = '',$port='')
{
if(!empty($address)){
$this->address = $address;
}
if(!empty($port)) {
$this->port = $port;
}
}
public function service(){
//獲取tcp協議號碼。
$tcp = getprotobyname("tcp");
$sock = socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,$tcp);
socket_set_option($sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1);
if($sock < 0)
{
throw new Exception("failed to create socket: ".socket_strerror($sock)."\n");
}
socket_bind($sock,$this->address,$this->port);
socket_listen($sock,$this->port);
echo "listen on $this->address $this->port ... \n";
$this->_sockets = $sock;
}
public function run(){
$this->service();
$clients[] = $this->_sockets;
while (true){
$changes = $clients;
$write = NULL;
$except = NULL;
socket_select($changes,$write,$except,NULL);
foreach ($changes as $key => $_sock){
if($this->_sockets == $_sock){ //判斷是不是新接入的socket
if(($newClient = socket_accept($_sock)) === false){
die('failed to accept socket: '.socket_strerror($_sock)."\n");
}
$line = trim(socket_read($newClient,1024));
$this->handshaking($newClient,$line);
//獲取client ip
socket_getpeername ($newClient,$ip);
$clients[$ip] = $newClient;
echo "Client ip:{$ip} \n";
echo "Client msg:{$line} \n";
} else {
socket_recv($_sock,$buffer,2048,0);
$msg = $this->message($buffer);
//在這裡業務程式碼
echo "{$key} clinet msg:",$msg,"\n";
fwrite(STDOUT,'Please input a argument:');
$response = trim(fgets(STDIN));
$this->send($_sock,$response);
echo "{$key} response to Client:".$response,"\n";
}
}
}
}
/**
* 握手處理
* @param $newClient socket
* @return int 接收到的資訊
*/
public function handshaking($newClient,$line){
$headers = array();
$lines = preg_split("/\r\n/",$line);
foreach($lines as $line)
{
$line = chop($line);
if(preg_match('/\A(\S+): (.*)\z/',$line,$matches))
{
$headers[$matches[1]] = $matches[2];
}
}
$secKey = $headers['Sec-WebSocket-Key'];
$secAccept = base64_encode(pack('H*',sha1($secKey . '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11')));
$upgrade = "HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake\r\n" .
"Upgrade: websocket\r\n" .
"Connection: Upgrade\r\n" .
"WebSocket-Origin: $this->address\r\n" .
"WebSocket-Location: ws://$this->address:$this->port/websocket/websocket\r\n".
"Sec-WebSocket-Accept:$secAccept\r\n\r\n";
return socket_write($newClient,$upgrade,strlen($upgrade));
}
/**
* 解析接收資料
* @param $buffer
* @return null|string
*/
public function message($buffer){
$len = $masks = $data = $decoded = null;
$len = ord($buffer[1]) & 127;
if ($len === 126) {
$masks = substr($buffer,4,4);
$data = substr($buffer,8);
} else if ($len === 127) {
$masks = substr($buffer,10,14);
} else {
$masks = substr($buffer,2,6);
}
for ($index = 0; $index < strlen($data); $index++) {
$decoded .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4];
}
return $decoded;
}
/**
* 傳送資料
* @param $newClinet 新接入的socket
* @param $msg 要傳送的資料
* @return int|string
*/
public function send($newClinet,$msg){
$msg = $this->frame($msg);
socket_write($newClinet,strlen($msg));
}
public function frame($s) {
$a = str_split($s,125);
if (count($a) == 1) {
return "\x81" . chr(strlen($a[0])) . $a[0];
}
$ns = "";
foreach ($a as $o) {
$ns .= "\x81" . chr(strlen($o)) . $o;
}
return $ns;
}
/**
* 關閉socket
*/
public function close(){
return socket_close($this->_sockets);
}
}
$sock = new SocketService();
$sock->run();先使用命令列執行 server.php，然後在瀏覽器開啟 index.html 即可執行
三、應用場景
- 聊天室
- 實時推送
- 彈幕
- 多玩家遊戲
- 協同編輯
- 股票基金實時報價
- 體育實況更新
- 視訊會議/聊天
- 基於位置的應用
- 線上教育
- 智慧家居等需要高實時的場景
由輪詢到WebSocket
輪詢
客戶端和伺服器之間會一直進行連線，每隔一段時間就詢問一次。客戶端會輪詢，有沒有新訊息。這種方式連線數會很多，一個接受，一個傳送。而且每次傳送請求都會有Http的Header，會很耗流量，也會消耗CPU的利用率。
長輪詢
長輪詢是對輪詢的改進版，客戶端傳送HTTP給伺服器之後，有沒有新訊息，如果沒有新訊息，就一直等待。當有新訊息的時候，才會返回給客戶端。在某種程度上減小了網路頻寬和CPU利用率等問題。但是這種方式還是有一種弊端：例如假設伺服器端的資料更新速度很快，伺服器在傳送一個數據包給客戶端後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資料包給客戶端，那麼這樣的話，客戶端顯示實時資料最快的時間為2×RTT（往返時間），而且如果在網路擁塞的情況下，這個時間使用者是不能接受的，比如在股市的的報價上。另外，由於http資料包的頭部資料量往往很大（通常有400多個位元組），但是真正被伺服器需要的資料卻很少（有時只有10個位元組左右），這樣的資料包在網路上週期性的傳輸，難免對網路頻寬是一種浪費。
WebSocket
現在急需的需求是能支援客戶端和伺服器端的雙向通訊，而且協議的頭部又沒有HTTP的Header那麼大，於是，Websocket就誕生了！流量消耗方面，相同的每秒客戶端輪詢的次數，當次數高達數萬每秒的高頻率次數的時候，WebSocket消耗流量僅為輪詢的幾百分之一。
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