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PHP簡單實現WebSocket(聊天室)

阿新 • • 發佈：2018-11-05

在PHP中，開發者需要考慮的東西比較多，從socket的連線、建立、繫結、監聽等都需要開發者自己去操作完成，對於初學者來說，難度方面也挺大的，所以本文的思路如下：

1、socket協議的簡介

2、介紹client與server之間的連線原理

3、PHP中建立socket的過程講解

4、用一個聊天室作為例項詳細講解在PHP中如何使用socket

一、socket協議的簡介

　　WebSocket是什麼，有什麼優點

　　WebSocket是一個持久化的協議，這是相對於http非持久化來說的。

　　舉個簡單的例子，http1.0的生命週期是以request作為界定的，也就是一個request，一個response，對於http來說，本次client與server的會話到此結束；而在http1.1中，稍微有所改進，即添加了keep-alive，也就是在一個http連線中可以進行多個request請求和多個response接受操作。然而在實時通訊中，並沒有多大的作用，http只能由client發起請求，server才能返回資訊，即server不能主動向client推送資訊，無法滿足實時通訊的要求。而WebSocket可以進行持久化連線，即client只需進行一次握手，成功後即可持續進行資料通訊，值得關注的是WebSocket實現client與server之間全雙工通訊，即server端有資料更新時可以主動推送給client端。

二、介紹client與server之間的socket連線原理

1、下面是一個演示client和server之間建立WebSocket連線時握手部分

　　

 

2、client與server建立socket時握手的會話內容，即request與response

　　a、client建立WebSocket時向伺服器端請求的資訊

　　GET /chat HTTP/1.1 
　　Host: server.example.com 
　　Upgrade: websocket //告訴伺服器現在傳送的是WebSocket協議
　　Connection: Upgrade 
　　Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw== //是一個Base64 encode的值，這個是瀏覽器隨機生成的，用於驗證伺服器端返回資料是否是WebSocket助理
　　Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat 
　　Sec-WebSocket-Version: 13 
　　Origin: http://example.com

　　b、伺服器獲取到client請求的資訊後，根據WebSocket協議對資料進行處理並返回，其中要對Sec-WebSocket-Key進行加密等操作

　　HTTP/1.1 101 Switching Protocols 
　　Upgrade: websocket //依然是固定的，告訴客戶端即將升級的是Websocket協議，而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket
　　Connection: Upgrade 
　　Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk= //這個則是經過伺服器確認，並且加密過後的 Sec-WebSocket-Key,也就是client要求建立WebSocket驗證的憑證
　　Sec-WebSocket-Protocol: chat

 

3、socket建立連線原理圖：

　　

 

 

三、PHP中建立socket的過程講解

1、在PHP中，client與server之間建立socket通訊，首先在PHP中建立socket並監聽埠資訊，程式碼如下：

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//傳相應的IP與埠進行建立socket操作

function WebSocket($address,$port){

    $server = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);

    socket_set_option($server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);//1表示接受所有的資料包

    socket_bind($server, $address, $port);

    socket_listen($server);

    return $server;

}

2、設計一個迴圈掛起WebSocket通道，進行資料的接收、處理和傳送

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//對建立的socket迴圈進行監聽，處理資料

function run(){

    //死迴圈，直到socket斷開

    while(true){

        $changes=$this->sockets;

        $write=NULL;

        $except=NULL;

         

        /*

        //這個函式是同時接受多個連線的關鍵，我的理解它是為了阻塞程式繼續往下執行。

        socket_select ($sockets, $write = NULL, $except = NULL, NULL);

 

        $sockets可以理解為一個數組，這個陣列中存放的是檔案描述符。當它有變化（就是有新訊息到或者有客戶端連線/斷開）時，socket_select函式才會返回，繼續往下執行。

        $write是監聽是否有客戶端寫資料，傳入NULL是不關心是否有寫變化。

        $except是$sockets裡面要被排除的元素，傳入NULL是”監聽”全部。

        最後一個引數是超時時間

        如果為0：則立即結束

        如果為n>1: 則最多在n秒後結束，如遇某一個連線有新動態，則提前返回

        如果為null：如遇某一個連線有新動態，則返回

        */

        socket_select($changes,$write,$except,NULL);

        foreach($changes as $sock){

             

            //如果有新的client連線進來，則

            if($sock==$this->master){

 

                //接受一個socket連線

                $client=socket_accept($this->master);

 

                //給新連線進來的socket一個唯一的ID

                $key=uniqid();

                $this->sockets[]=$client;  //將新連線進來的socket存進連線池

                $this->users[$key]=array(

                    'socket'=>$client,  //記錄新連線進來client的socket資訊

                    'shou'=>false       //標誌該socket資源沒有完成握手

                );

            //否則1.為client斷開socket連線，2.client傳送資訊

            }else{

                $len=0;

                $buffer='';

                //讀取該socket的資訊，注意：第二個引數是引用傳參即接收資料，第三個引數是接收資料的長度

                do{

                    $l=socket_recv($sock,$buf,1000,0);

                    $len+=$l;

                    $buffer.=$buf;

                }while($l==1000);

 

                //根據socket在user池裡面查詢相應的$k,即健ID

                $k=$this->search($sock);

 

                //如果接收的資訊長度小於7，則該client的socket為斷開連線

                if($len<7){

                    //給該client的socket進行斷開操作，並在$this->sockets和$this->users裡面進行刪除

                    $this->send2($k);

                    continue;

                }

                //判斷該socket是否已經握手

                if(!$this->users[$k]['shou']){

                    //如果沒有握手，則進行握手處理

                    $this->woshou($k,$buffer);

                }else{

                    //走到這裡就是該client傳送資訊了，對接受到的資訊進行uncode處理

                    $buffer = $this->uncode($buffer,$k);

                    if($buffer==false){

                        continue;

                    }

                    //如果不為空，則進行訊息推送操作

                    $this->send($k,$buffer);

                }

            }

        }

         

    }

     

}

3、以上伺服器端完成的WebSocket的前期工作後，就等著client連線進行，client建立WebSocket很簡單，程式碼如下：

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var ws = new WebSocket("ws://IP:埠");

//握手監聽函式

ws.onopen=function(){

     //狀態為1證明握手成功，然後把client自定義的名字傳送過去

    if(so.readyState==1){

         //握手成功後對伺服器傳送資訊

     so.send('type=add&ming='+n);

    }

}

//錯誤返回資訊函式

ws.onerror = function(){

    console.log("error");

};

//監聽伺服器端推送的訊息

ws.onmessage = function (msg){

    console.log(msg);

}

 

//斷開WebSocket連線

ws.onclose = function(){

    ws = false;

}

四、聊天室例項程式碼

1、PHP部分

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<?php

error_reporting(E_ALL ^ E_NOTICE);

ob_implicit_flush();

 

//地址與介面，即建立socket時需要伺服器的IP和埠

$sk=new Sock('127.0.0.1',8000);

 

//對建立的socket迴圈進行監聽，處理資料

$sk->run();

 

//下面是sock類

class Sock{

    public $sockets; //socket的連線池，即client連線進來的socket標誌

    public $users;   //所有client連線進來的資訊，包括socket、client名字等

    public $master;  //socket的resource，即前期初始化socket時返回的socket資源

     

    private $sda=array();   //已接收的資料

    private $slen=array();  //資料總長度

    private $sjen=array();  //接收資料的長度

    private $ar=array();    //加密key

    private $n=array();

     

    public function __construct($address, $port){

 

        //建立socket並把儲存socket資源在$this->master

        $this->master=$this->WebSocket($address, $port);

 

        //建立socket連線池

        $this->sockets=array($this->master);

    }

     

    //對建立的socket迴圈進行監聽，處理資料

    function run(){

        //死迴圈，直到socket斷開

        while(true){

            $changes=$this->sockets;

            $write=NULL;

            $except=NULL;

             

            /*

            //這個函式是同時接受多個連線的關鍵，我的理解它是為了阻塞程式繼續往下執行。

            socket_select ($sockets, $write = NULL, $except = NULL, NULL);

 

            $sockets可以理解為一個數組，這個陣列中存放的是檔案描述符。當它有變化（就是有新訊息到或者有客戶端連線/斷開）時，socket_select函式才會返回，繼續往下執行。

            $write是監聽是否有客戶端寫資料，傳入NULL是不關心是否有寫變化。

            $except是$sockets裡面要被排除的元素，傳入NULL是”監聽”全部。

            最後一個引數是超時時間

            如果為0：則立即結束

            如果為n>1: 則最多在n秒後結束，如遇某一個連線有新動態，則提前返回

            如果為null：如遇某一個連線有新動態，則返回

            */

            socket_select($changes,$write,$except,NULL);

            foreach($changes as $sock){

                 

                //如果有新的client連線進來，則

                if($sock==$this->master){

 

                    //接受一個socket連線

                    $client=socket_accept($this->master);

 

                    //給新連線進來的socket一個唯一的ID

                    $key=uniqid();

                    $this->sockets[]=$client;  //將新連線進來的socket存進連線池

                    $this->users[$key]=array(

                        'socket'=>$client,  //記錄新連線進來client的socket資訊

                        'shou'=>false       //標誌該socket資源沒有完成握手

                    );

                //否則1.為client斷開socket連線，2.client傳送資訊

                }else{

                    $len=0;

                    $buffer='';

                    //讀取該socket的資訊，注意：第二個引數是引用傳參即接收資料，第三個引數是接收資料的長度

                    do{

                        $l=socket_recv($sock,$buf,1000,0);

                        $len+=$l;

                        $buffer.=$buf;

                    }while($l==1000);

 

                    //根據socket在user池裡面查詢相應的$k,即健ID

                    $k=$this->search($sock);

 

                    //如果接收的資訊長度小於7，則該client的socket為斷開連線

                    if($len<7){

                        //給該client的socket進行斷開操作，並在$this->sockets和$this->users裡面進行刪除

                        $this->send2($k);

                        continue;

                    }

                    //判斷該socket是否已經握手

                    if(!$this->users[$k]['shou']){

                        //如果沒有握手，則進行握手處理

                        $this->woshou($k,$buffer);

                    }else{

                        //走到這裡就是該client傳送資訊了，對接受到的資訊進行uncode處理

                        $buffer = $this->uncode($buffer,$k);

                        if($buffer==false){

                            continue;

                        }

                        //如果不為空，則進行訊息推送操作

                        $this->send($k,$buffer);

                    }

                }

            }

             

        }

         

    }

     

    //指定關閉$k對應的socket

    function close($k){

        //斷開相應socket

        socket_close($this->users[$k]['socket']);

        //刪除相應的user資訊

        unset($this->users[$k]);

        //重新定義sockets連線池

        $this->sockets=array($this->master);

        foreach($this->users as $v){

            $this->sockets[]=$v['socket'];

        }

        //輸出日誌

        $this->e("key:$k close");

    }

     

    //根據sock在users裡面查詢相應的$k

    function search($sock){

        foreach ($this->users as $k=>$v){

            if($sock==$v['socket'])

            return $k;

        }

        return false;

    }

     

    //傳相應的IP與埠進行建立socket操作

    function WebSocket($address,$port){

        $server = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);

        socket_set_option($server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);//1表示接受所有的資料包

        socket_bind($server, $address, $port);

        socket_listen($server);

        $this->e('Server Started : '.date('Y-m-d H:i:s'));

        $this->e('Listening on   : '.$address.' port '.$port);

        return $server;

    }

     

     

    /*

    * 函式說明：對client的請求進行迴應，即握手操作

    * @$k clien的socket對應的健，即每個使用者有唯一$k並對應socket

    * @$buffer 接收client請求的所有資訊

    */

    function woshou($k,$buffer){

 

        //擷取Sec-WebSocket-Key的值並加密，其中$key後面的一部分258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11字串應該是固定的

        $buf  = substr($buffer,strpos($buffer,'Sec-WebSocket-Key:')+18);

        $key  = trim(substr($buf,0,strpos($buf,"\r\n")));

        $new_key = base64_encode(sha1($key."258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11",true));

         

        //按照協議組合資訊進行返回

        $new_message = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n";

        $new_message .= "Upgrade: websocket\r\n";

        $new_message .= "Sec-WebSocket-Version: 13\r\n";

        $new_message .= "Connection: Upgrade\r\n";

        $new_message .= "Sec-WebSocket-Accept: " . $new_key . "\r\n\r\n";

        socket_write($this->users[$k]['socket'],$new_message,strlen($new_message));

 

        //對已經握手的client做標誌

        $this->users[$k]['shou']=true;

        return true;

         

    }

     

    //解碼函式

    function uncode($str,$key){

        $mask = array(); 

        $data = ''; 

        $msg = unpack('H*',$str);

        $head = substr($msg[1],0,2); 

        if ($head == '81' && !isset($this->slen[$key])) { 

            $len=substr($msg[1],2,2);

            $len=hexdec($len);//把十六進位制的轉換為十進位制

            if(substr($msg[1],2,2)=='fe'){

                $len=substr($msg[1],4,4);

                $len=hexdec($len);

                $msg[1]=substr($msg[1],4);

            }else if(substr($msg[1],2,2)=='ff'){

                $len=substr($msg[1],4,16);

                $len=hexdec($len);

                $msg[1]=substr($msg[1],16);

            }

            $mask[] = hexdec(substr($msg[1],4,2)); 

            $mask[] = hexdec(substr($msg[1],6,2)); 

            $mask[] = hexdec(substr($msg[1],8,2)); 

            $mask[] = hexdec(substr($msg[1],10,2));

            $s = 12;

            $n=0;

        }else if($this->slen[$key] > 0){

            $len=$this->slen[$key];

            $mask=$this->ar[$key];

            $n=$this->n[$key];

            $s = 0;

        }

         

        $e = strlen($msg[1])-2;

        for ($i=$s; $i<= $e; $i+= 2) { 

            $data .= chr($mask[$n%4]^hexdec(substr($msg[1],$i,2))); 

            $n++; 

        } 

        $dlen=strlen($data);

         

        if($len > 255 && $len > $dlen+intval($this->sjen[$key])){

            $this->ar[$key]=$mask;

            $this->slen[$key]=$len;

            $this->sjen[$key]=$dlen+intval($this->sjen[$key]);

            $this->sda[$key]=$this->sda[$key].$data;

            $this->n[$key]=$n;

            return false;

        }else{

            unset($this->ar[$key],$this->slen[$key],$this->sjen[$key],$this->n[$key]);

            $data=$this->sda[$key].$data;

            unset($this->sda[$key]);

            return $data;

        }

         

    }

     

    //與uncode相對

    function code($msg){

        $frame = array(); 

        $frame[0] = '81'; 

        $len = strlen($msg);

        if($len < 126){

            $frame[1] = $len<16?'0'.dechex($len):dechex($len);

        }else if($len < 65025){

            $s=dechex($len);

            $frame[1]='7e'.str_repeat('0',4-strlen($s)).$s;

        }else{

            $s=dechex($len);

            $frame[1]='7f'.str_repeat('0',16-strlen($s)).$s;

        }

        $frame[2] = $this->ord_hex($msg);

        $data = implode('',$frame); 

        return pack("H*", $data); 

    }

     

    function ord_hex($data)  { 

        $msg = ''; 

        $l = strlen($data); 

        for ($i= 0; $i<$l; $i++) { 

            $msg .= dechex(ord($data{$i})); 

        } 

        return $msg; 

    }

     

    //使用者加入或client傳送資訊

    function send($k,$msg){

        //將查詢字串解析到第二個引數變數中，以陣列的形式儲存如：parse_str("name=Bill&age=60",$arr)

        parse_str($msg,$g);

        $ar=array();

 

        if($g['type']=='add'){

            //第一次進入新增聊天名字，把姓名儲存在相應的users裡面

            $this->users[$k]['name']=$g['ming'];

            $ar['type']='add';

            $ar['name']=$g['ming'];

            $key='all';

        }else{

            //傳送資訊行為，其中$g['key']表示面對大家還是個人，是前段傳過來的資訊

 &nb

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