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.Net WebSocket 和Socket原理的探索

編輯：關於.NET

對.Net WebSocket 和Socket的原理的思考

　　今早上班路上接到了一個朋友的微信信息，問我對WebSocket 是否熟悉，一楞，印象之中沒有用過這個類....來到公司後，得空問了一下度娘，原來這是一個隨著HTML5推出的一種新協議，意義在於能實現浏覽器與服務器全雙工通信(full-duplex)。度娘對此的解釋是：

　　現很多網站為了實現即時通訊，所用的技術都是輪詢(polling)。輪詢是在特定的的時間間隔（如每1秒），由浏覽器對服務器發出HTTP request，然後由服務器返回最新的數據給客戶端的浏覽器。這種傳統的HTTP request 的模式帶來很明顯的缺點 – 浏覽器需要不斷的向服務器發出請求，然而HTTP request 的header是非常長的，裡面包含的有用數據可能只是一個很小的值，這樣會占用很多的帶寬。　　而比較新的技術去做輪詢的效果是Comet – 用了AJAX。但這種技術雖然可達到全雙工通信，但依然需要發出請求。在 WebSocket API，浏覽器和服務器只需要做一個握手的動作，然後，浏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。在此WebSocket 協議中，為我們實現即時服務帶來了兩大好處：　　1. Header 　　　　互相溝通的Header是很小的-大概只有 2 Bytes 　　2. Server Push 　　如上解釋，WebSocket 是一個非常不錯的東東，然而，我那個朋友正需要使用客戶端對服務端做輪詢查詢，按照常用的解決方案，通過在客戶端輪詢地向服務端發起Http請求，或者通過Socket直接建立長連接獲取最新的數據，然後更新呈現的內容便可以完成任務，不過那好學的朋友可能覺得WebSocket 新鮮吧，不斷追問WebSocket 和剛才兩個解決方案哪個更好，WebSocket 和Socket區別在哪裡？它們的底層原理是否一樣？由於自己也從未用過WebSocket ，也不知和soket的區別在哪，那麼問題來了，網上搜了一下，關於這個問題的解答真是少之又少，然後去看了下.NET Core的開源源碼，在System.Net.WebSockets的WinHttpWebSocket類和System.Net.Sockets的Socket類當中發現了一點線索，也許能解答這個問題。

internal class WinHttpWebSocket : WebSocket
{
    .....

    public async Task ConnectAsync(Uri uri, CancellationToken cancellationToken, ClientWebSocketOptions options)
　　{
   　　　.....

　　　　_operation.SessionHandle = InitializeWinHttp(options);
　　　　_operation.ConnectionHandle = Interop.WinHttp.WinHttpConnectWithCallback(
                        _operation.SessionHandle,
                        uri.IdnHost,
                        (ushort)uri.Port,
                        0);
　　　　ThrowOnInvalidHandle(_operation.ConnectionHandle);

       bool secureConnection = uri.Scheme == UriScheme.Https || uri.Scheme == UriScheme.Wss;

        _operation.RequestHandle = Interop.WinHttp.WinHttpOpenRequestWithCallback(
                        _operation.ConnectionHandle,
                        "GET",
                        uri.PathAndQuery,
                        null,
                        Interop.WinHttp.WINHTTP_NO_REFERER,
                        null,
                        secureConnection ? Interop.WinHttp.WINHTTP_FLAG_SECURE : 0);

        ThrowOnInvalidHandle(_operation.RequestHandle);
        _operation.IncrementHandlesOpenWithCallback();
    　　.....
　　}
  　......  
}

namespace System.Net.Sockets
{
　　public partial class Socket : IDisposable
　　{
  　　　.......

 　　  public void Connect(EndPoint remoteEP)
　　　 {
　　　　　　......
　　　　　　
          EndPoint endPointSnapshot = remoteEP;
          Internals.SocketAddress socketAddress = CheckCacheRemote(ref endPointSnapshot, true);
          if (!Blocking)
          {
              _nonBlockingConnectRightEndPoint = endPointSnapshot;
              _nonBlockingConnectInProgress = true;
          }

          DoConnect(endPointSnapshot, socketAddress);
　　　 }
 　　  private void DoConnect(EndPoint endPointSnapshot, Internals.SocketAddress socketAddress)
　　   {
　　　　　 .......

　　　　  SocketError errorCode = SocketPal.Connect(_handle, socketAddress.Buffer, socketAddress.Size);

　　　　  ......
　　   }

　　   ......
　 }
}

namespace System.Net.Sockets
{
  　internal static class SocketPal
　　{
　　　　.......

　　　　public static SocketError Connect(SafeCloseSocket handle, byte[] peerAddress, int peerAddressLen)
       {
            SocketError errorCode = Interop.Winsock.WSAConnect(
                handle.DangerousGetHandle(),
                peerAddress,
                peerAddressLen,
                IntPtr.Zero,
                IntPtr.Zero,
                IntPtr.Zero,
                IntPtr.Zero);
            return errorCode == SocketError.SocketError ? GetLastSocketError() : SocketError.Success;
        }

　　　　.......
　　}
}

由上面代碼可見，

（1）WebSocket最終調用了WinHTTP 的api，WinHTTP的全稱是Microsoft Windows HTTP Services, 它提供給開發者一個HTTP客戶端應用程序接口(API), 通過這種API借助HTTP協議給其他的HTTP服務器發送請求.關於WinHTTP 的詳細API，請自行查詢資料，網上一大把，這裡不再累贅copy。由此可以驗證了WebSocket是基於HTTP請求的，從調用的WinHTTPAPI方法名稱可以得知，都是帶有回調的方法，也正驗證了WebSocket的雙工通信的特點。

（2）Socket最終是調用了windows的Winsock接口，Winsock是Windows下的網絡編程接口，它是由Unix下的BSD Socket發展而來,是一個與網絡協議無關的編程接口。具體信息請自行查詢網上資源。

因此，我個人覺得，WebSocket和Socket在技術上並沒有太多關系，底層原理也是不同的，WebSocket 是為了滿足基於 Web 的日益增長的實時通信需求而產生的，可以在一些實時通信時，代替采用 HTTP 協議不斷發送請求的通用的方式，以達到帶寬浪費和服務器 CPU 的消耗，更重要的是它是一種協議，而Socket是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口，並不是協議，WebSocket不能等同Socket，也不是Socket的演化，更不能代替Socket。

ps：以上是我的愚見，廢話比較多哈，敬請諒解，由於本身技術水平有限，無法在每個細節都深入研究，如有不妥之處，請路過的大神多加指點，小弟在此謝過 ^_^
Websocket和http協議類似，建立在tcp之上，和socket不是同一類東西。

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