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PHP 实现 WebSocket 协议原理与应用详解

发布:smiling　来源: PHP粉丝网 　添加日期：2022-03-01 09:18:37　浏览: 评论：0　

这篇文章主要介绍了PHP 实现 WebSocket 协议,结合具体实例形式较为详细的分析了websocket协议原理、以及PHP具体应用相关操作技巧,需要的朋友可以参考下。

本文实例讲述了PHP 实现 WebSocket 协议原理与应用，分享给大家供大家参考，具体如下：

下面会讲解一下什么是 WebSocket，以及使用 PHP 实现 WebSocket。

WebSocket 是什么？

PHP 实例

应用场景

一、WebSocket 是什么

WebSocket 是一种网络传输协议，可在单个 TCP 连接上进行全双工通信，位于 OSI 模型的应用层。WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。

在 WebSocket API 中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

特点：网络协议；双向数据传输；允许服务端主动向客户端推送数据；

二、PHP 实例

客户端代码 index.html

  1. <!doctype html> 
  2. <html lang="en"> 
  3.  <head> 
  4.  <meta charset="UTF-8"> 
  5.  <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1, maximum-scale=1, user-scalable=no"> 
  6.  <title>websocket</title> 
  7.  </head> 
  8.  <body> 
  9.  <input id="text" value=""> 
  10.  <input type="submit" value="send" onclick="start()"> 
  11.  <input type="submit" value="close" onclick="close()"> 
  12. <div id="msg"></div> 
  13.  <script> 
  14.  /** 
  15.  0：未连接 
  16.  
  17. 1：连接成功，可通讯 
  18.  
  19. 2：正在关闭 
  20.  
  21. 3：连接已关闭或无法打开 
  22. */ 
  23.  
  24.  //创建一个webSocket 实例 
  25.  var webSocket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8083"); 
  26.  
  27.  
  28.  webSocket.onerror = function (event){ 
  29.   onError(event); 
  30.  }; 
  31.  
  32.  // 打开websocket 
  33.  webSocket.onopen = function (event){ 
  34.   onOpen(event); 
  35.  }; 
  36.  
  37.  //监听消息 
  38.  webSocket.onmessage = function (event){ 
  39.   onMessage(event); 
  40.  }; 
  41.  
  42.  
  43.  webSocket.onclose = function (event){ 
  44.   onClose(event); 
  45.  } 
  46.  
  47.  //关闭监听websocket 
  48.  function onError(event){ 
  49.   document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>close</p>"; 
  50.   console.log("error"+event.data); 
  51.  }; 
  52.  
  53.  function onOpen(event){ 
  54.   console.log("open:"+sockState()); 
  55.   document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>Connect to Service</p>"; 
  56.  }; 
  57.  function onMessage(event){ 
  58.   console.log("onMessage"); 
  59.   document.getElementById("msg").innerHTML += "<p>response:"+event.data+"</p>" 
  60.  }; 
  61.  
  62.  function onClose(event){ 
  63.   document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>close</p>"; 
  64.   console.log("close:"+sockState()); 
  65.   webSocket.close(); 
  66.  } 
  67.  
  68.  function sockState(){ 
  69.   var status = ['未连接','连接成功，可通讯','正在关闭','连接已关闭或无法打开']; 
  70.    return status[webSocket.readyState]; 
  71.  } 
  72.  
  73.  
  74.  
  75.  function start(event){ 
  76.   console.log(webSocket); 
  77.   var msg = document.getElementById('text').value; 
  78.   document.getElementById('text').value = ''; 
  79.   console.log("send:"+sockState()); 
  80.   console.log("msg="+msg); 
  81.   webSocket.send("msg="+msg); 
  82.   document.getElementById("msg").innerHTML += "<p>request"+msg+"</p>" 
  83.  }; 
  84.  
  85.  function close(event){ 
  86.   webSocket.close(); 
  87.  } 
  88.  </script> 
  89.  </body> 
  90. </html> 

服务端代码 server.php

  1. <?php 
  2. /** 
  3.  * Created by xwx 
  4.  * Date: 2017/10/18 
  5.  * Time: 14:33 
  6.  */ 
  7.  
  8. class SocketService 
  9. { 
  10.  private $address = '0.0.0.0'; 
  11.  private $port = 8083; 
  12.  private $_sockets; 
  13.  public function __construct($address = '', $port='') 
  14.  { 
  15.    if(!emptyempty($address)){ 
  16.     $this->address = $address; 
  17.    } 
  18.    if(!emptyempty($port)) { 
  19.     $this->port = $port; 
  20.    } 
  21.  } 
  22.  
  23.  public function service(){ 
  24.   //获取tcp协议号码。 
  25.   $tcp = getprotobyname("tcp"); 
  26.   $sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, $tcp); 
  27.   socket_set_option($sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1); 
  28.   if($sock < 0) 
  29.   { 
  30.    throw new Exception("failed to create socket: ".socket_strerror($sock)."\n"); 
  31.   } 
  32.   socket_bind($sock, $this->address, $this->port); 
  33.   socket_listen($sock, $this->port); 
  34.   echo "listen on $this->address $this->port ... \n"; 
  35.   $this->_sockets = $sock; 
  36.  } 
  37.  
  38.  public function run(){ 
  39.   $this->service(); 
  40.   $clients[] = $this->_sockets; 
  41.   while (true){ 
  42.    $changes = $clients; 
  43.    $write = NULL; 
  44.    $except = NULL; 
  45.    socket_select($changes, $write, $except, NULL); 
  46.    foreach ($changes as $key => $_sock){ 
  47.     if($this->_sockets == $_sock){ //判断是不是新接入的socket 
  48.      if(($newClient = socket_accept($_sock)) === false){ 
  49.       die('failed to accept socket: '.socket_strerror($_sock)."\n"); 
  50.      } 
  51.      $line = trim(socket_read($newClient, 1024)); 
  52.      $this->handshaking($newClient, $line); 
  53.      //获取client ip 
  54.      socket_getpeername ($newClient, $ip); 
  55.      $clients[$ip] = $newClient; 
  56.      echo "Client ip:{$ip} \n"; 
  57.      echo "Client msg:{$line} \n"; 
  58.     } else { 
  59.      socket_recv($_sock, $buffer, 2048, 0); 
  60.      $msg = $this->message($buffer); 
  61.      //在这里业务代码 
  62.      echo "{$key} clinet msg:",$msg,"\n"; 
  63.      fwrite(STDOUT, 'Please input a argument:'); 
  64.      $response = trim(fgets(STDIN)); 
  65.      $this->send($_sock, $response); 
  66.      echo "{$key} response to Client:".$response,"\n"; 
  67.     } 
  68.    } 
  69.   } 
  70.  } 
  71.  
  72.  /** 
  73.   * 握手处理 
  74.   * @param $newClient socket 
  75.   * @return int 接收到的信息 
  76.   */ 
  77.  public function handshaking($newClient, $line){ 
  78.  
  79.   $headers = array(); 
  80.   $lines = preg_split("/\r\n/", $line); 
  81.   foreach($lines as $line) 
  82.   { 
  83.    $line = chop($line); 
  84.    if(preg_match('/\A(\S+): (.*)\z/', $line, $matches)) 
  85.    { 
  86.     $headers[$matches[1]] = $matches[2]; 
  87.    } 
  88.   } 
  89.   $secKey = $headers['Sec-WebSocket-Key']; 
  90.   $secAccept = base64_encode(pack('H*', sha1($secKey . '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'))); 
  91.   $upgrade = "HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake\r\n" . 
  92.    "Upgrade: websocket\r\n" . 
  93.    "Connection: Upgrade\r\n" . 
  94.    "WebSocket-Origin: $this->address\r\n" . 
  95.    "WebSocket-Location: ws://$this->address:$this->port/websocket/websocket\r\n". 
  96.    "Sec-WebSocket-Accept:$secAccept\r\n\r\n"; 
  97.   return socket_write($newClient, $upgrade, strlen($upgrade)); 
  98.  } 
  99.  
  100.  /** 
  101.   * 解析接收数据 
  102.   * @param $buffer 
  103.   * @return null|string 
  104.   */ 
  105.  public function message($buffer){ 
  106.   $len = $masks = $data = $decoded = null; 
  107.   $len = ord($buffer[1]) & 127; 
  108.   if ($len === 126) { 
  109.    $masks = substr($buffer, 4, 4); 
  110.    $data = substr($buffer, 8); 
  111.   } else if ($len === 127) { 
  112.    $masks = substr($buffer, 10, 4); 
  113.    $data = substr($buffer, 14); 
  114.   } else { 
  115.    $masks = substr($buffer, 2, 4); 
  116.    $data = substr($buffer, 6); 
  117.   } 
  118.   for ($index = 0; $index < strlen($data); $index++) { 
  119.    $decoded .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4]; 
  120.   } 
  121.   return $decoded; 
  122.  } 
  123.  
  124.  /** 
  125.   * 发送数据 
  126.   * @param $newClinet 新接入的socket 
  127.   * @param $msg 要发送的数据 
  128.   * @return int|string 
  129.   */ 
  130.  public function send($newClinet, $msg){ 
  131.   $msg = $this->frame($msg); 
  132.   socket_write($newClinet, $msg, strlen($msg)); 
  133.  } 
  134.  
  135.  public function frame($s) { 
  136.   $a = str_split($s, 125); 
  137.   if (count($a) == 1) { 
  138.    return "\x81" . chr(strlen($a[0])) . $a[0]; 
  139.   } 
  140.   $ns = ""; 
  141.   foreach ($a as $o) { 
  142.    $ns .= "\x81" . chr(strlen($o)) . $o; 
  143.   } 
  144.   return $ns; 
  145.  } 
  146.  
  147.  /** 
  148.   * 关闭socket 
  149.   */ 
  150.  public function close(){ 
  151.   return socket_close($this->_sockets); 
  152.  } 
  153. } 
  154.  
  155. $sock = new SocketService(); 
  156. $sock->run(); 

先使用命令行运行 server.php，然后在浏览器打开 index.html 即可运行

三、应用场景

聊天室

实时推送

弹幕

多玩家游戏

协同编辑

股票基金实时报价

体育实况更新

视频会议/聊天

基于位置的应用

在线教育

智能家居等需要高实时的场景

由轮询到WebSocket

轮询

客户端和服务器之间会一直进行连接，每隔一段时间就询问一次。客户端会轮询，有没有新消息。这种方式连接数会很多，一个接受，一个发送。而且每次发送请求都会有Http的Header，会很耗流量，也会消耗CPU的利用率。

长轮询

长轮询是对轮询的改进版，客户端发送HTTP给服务器之后，有没有新消息，如果没有新消息，就一直等待。当有新消息的时候，才会返回给客户端。在某种程度上减小了网络带宽和CPU利用率等问题。但是这种方式还是有一种弊端：例如假设服务器端的数据更新速度很快，服务器在传送一个数据包给客户端后必须等待客户端的下一个Get请求到来，才能传递第二个更新的数据包给客户端，那么这样的话，客户端显示实时数据最快的时间为2×RTT（往返时间），而且如果在网络拥塞的情况下，这个时间用户是不能接受的，比如在股市的的报价上。另外，由于http数据包的头部数据量往往很大（通常有400多个字节），但是真正被服务器需要的数据却很少（有时只有10个字节左右），这样的数据包在网络上周期性的传输，难免对网络带宽是一种浪费。

WebSocket

现在急需的需求是能支持客户端和服务器端的双向通信，而且协议的头部又没有HTTP的Header那么大，于是，Websocket就诞生了！流量消耗方面，相同的每秒客户端轮询的次数，当次数高达数万每秒的高频率次数的时候，WebSocket消耗流量仅为轮询的几百分之一。

Tags: WebSocket协议 PHP协议原理

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