WebSocket

概念

WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议。HTTP 是请求-响应模式（客户端主动），WebSocket 建立连接后双方可以随时发送数据。适用于实时通信场景。

WebSocket vs HTTP 轮询 vs SSE

方式	方向	连接	实时性	适用场景
HTTP 短轮询	客户端 → 服务端	每次新建	差（轮询间隔）	简单状态检查
HTTP 长轮询	客户端 → 服务端	持续挂起	中等	消息通知
SSE（Server-Sent Events）	服务端 → 客户端	单向持久	好	股票行情、新闻推送
WebSocket	双向	✅ 全双工持久	✅ 最好	聊天、游戏、协作编辑

短轮询 vs 长轮询

短轮询：客户端每 N 秒请求一次
  客户端 → 有新消息吗？→ 没有
  客户端 → 有新消息吗？→ 没有
  客户端 → 有新消息吗？→ 有！返回数据

长轮询：客户端请求后服务端挂起，有数据才响应
  客户端 → 有新消息吗？→ 服务端挂起等待...  → 有了！返回数据
  客户端 → 立即再次请求...

长轮询的问题： 服务端需要为每个客户端保持连接，并发量大时资源消耗高。

SSE（Server-Sent Events）

# 服务端响应
Content-Type: text/event-stream

data: {"price": 150.5}

data: {"price": 151.2}

SSE 是基于 HTTP 的单向推送，简单易用，自动重连。但只能服务端向客户端推送。

WebSocket 握手

WebSocket 通过 HTTP Upgrade 机制建立连接：

# 客户端请求
GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Sec-WebSocket-Version: 13

# 服务端响应
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

握手后： HTTP 连接升级为 WebSocket 连接，不再使用 HTTP 协议，而是使用 WebSocket 的帧格式通信。

Sec-WebSocket-Key 的作用

• 不是加密！ 只是防止客户端意外发起 WebSocket 请求
• 服务端将 Key + GUID 拼接 → SHA1 → Base64 → 返回 Sec-WebSocket-Accept
• 客户端验证 Accept 值，确认服务端支持 WebSocket

心跳保活

WebSocket 连接可能被中间代理或防火墙因空闲超时而关闭，需要心跳保活：

# WebSocket 协议内置 Ping/Pong 帧
客户端 → Ping 帧 → 服务端
客户端 ← Pong 帧 ← 服务端

# 或应用层自定义心跳
客户端 → {"type": "ping"} → 服务端
客户端 ← {"type": "pong"} ← 服务端

心跳间隔： 通常 30-60 秒。超过一定次数未收到 Pong 则认为连接断开，触发重连。

断线重连

连接断开 → 等待 1s 重连 → 失败 → 等待 2s → 失败 → 等待 4s → ... → 成功

指数退避（Exponential Backoff）： 每次重连失败后等待时间翻倍，避免大量客户端同时重连导致服务端过载。

WebSocket 与负载均衡

WebSocket 是有状态的长连接，负载均衡需要注意：

• 粘性会话（Sticky Session）：同一客户端的请求始终转发到同一后端
• 或使用消息中间件：后端通过 Redis Pub/Sub 或 MQ 广播消息，任何节点都能推送

面试常问 & 怎么答

Q1: WebSocket 和 HTTP 的区别？

HTTP 是请求-响应模式，客户端主动发起，服务端被动响应；WebSocket 是全双工通信，双方都可以随时发送数据。WebSocket 通过 HTTP Upgrade 握手建立，之后不再走 HTTP 协议。适用于实时场景（聊天、游戏、协作）。

Q2: WebSocket、轮询、SSE 怎么选？

简单状态检查用短轮询（最简单）；服务端单向推送用 SSE（自动重连、简单）；双向实时通信用 WebSocket（聊天、游戏）。SSE 不能客户端向服务端推送，WebSocket 可以。

Q3: WebSocket 怎么保活？

用 Ping/Pong 心跳帧（WebSocket 协议内置）或应用层心跳消息，通常 30-60 秒一次。超时未收到 Pong 则判定断线，触发重连。重连采用指数退避策略。

看到什么就先想到这类

• 出现实时通信、聊天、推送。
• 出现 WebSocket、ws://。
• 出现轮询、长轮询、SSE 对比。
• 出现 101 Switching Protocols、Upgrade。
• 出现心跳保活、断线重连。