自从HTML5里的WebSocket出现后，彻底改变了以往Web端即时通讯技术的基础通道这个“痛点”（在此之前，开发者们不得不弄出了诸如：短轮询、长轮询、Comet、SSE等技术，可谓苦之久矣...），如今再也不用纠结到底该用“轮询”还是“Comet”技术来保证数据的实时性了，幸福来的就是如此突然 ^-^。
WebSocket如今不仅在Web应用里使用广泛，也慢慢被开发者们应用到各种那些原本使用TCP、UDP这类协议的富客户端（比如移动端中）。
有鉴于此，对于即时通讯方向的开发者来说，全面深入的了解WebSocket是非常有必要的，面视时也少不了会考察这方面的知识。
HTML5开始提供的一种浏览器与服务器进行全双工通讯的网络技术，属于应用层协议。它基于TCP传输协议，并复用HTTP的握手通道。
对大部分web开发者来说，上面这段描述有点枯燥，其实只要记住几点：
1）WebSocket可以在浏览器里使用；
2）支持双向通信；
3）使用很简单。
说到优点，这里的对比参照物是HTTP协议，概括地说就是：支持双向通信，更灵活，更高效，可扩展性更好。
1）支持双向通信，实时性更强；
2）更好的二进制支持；
3）较少的控制开销。连接创建后，ws客户端、服务端进行数据交换时，协议控制的数据包头部较小。在不包含头部的情况下，服务端到客户端的包头只有2~10字节（取决于数据包长度），客户端到服务端的的话，需要加上额外的4字节的掩码。而HTTP协议每次通信都需要携带完整的头部；
4）支持扩展。ws协议定义了扩展，用户可以扩展协议，或者实现自定义的子协议。（比如支持自定义压缩算法等）
对于后面两点，没有研究过WebSocket协议规范的同学可能理解起来不够直观，但不影响对WebSocket的学习和使用。
对网络应用层协议的学习来说，最重要的往往就是连接建立过程、数据交换过程。当然，数据的格式是逃不掉的，因为它直接决定了协议本身的能力。好的数据格式能让协议更高效、扩展性更好。
下文主要围绕下面几点展开：
1）如何建立连接；
2）如何交换数据；
3）数据帧格式；
4）如何维持连接。
前面提到，WebSocket复用了HTTP的握手通道。具体指的是，客户端通过HTTP请求与WebSocket服务端协商升级协议。协议升级完成后，后续的数据交换则遵照WebSocket的协议。
首先，客户端发起协议升级请求。可以看到，采用的是标准的HTTP报文格式，且只支持GET方法。即时通讯聊天软件app开发可以加蔚可云的v：weikeyun24咨询
GET / HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Origin:http: //127.0.0.1:3000
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Key: w4v7O6xFTi36lq3RNcgctw==
重点请求首部意义如下：
1）Connection: Upgrade：表示要升级协议；
2）Upgrade: websocket：表示要升级到websocket协议；
3）Sec-WebSocket-Version: 13：表示websocket的版本。如果服务端不支持该版本，需要返回一个Sec-WebSocket-Versionheader，里面包含服务端支持的版本号；
4）Sec-WebSocket-Key：与后面服务端响应首部的Sec-WebSocket-Accept是配套的，提供基本的防护，比如恶意的连接，或者无意的连接。
注意：上面请求省略了部分非重点请求首部。由于是标准的HTTP请求，类似Host、Origin、Cookie等请求首部会照常发送。在握手阶段，可以通过相关请求首部进行 安全限制、权限校验等。
服务端返回内容如下，状态代码101表示协议切换。到此完成协议升级，后续的数据交互都按照新的协议来。
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Connection:Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Accept: Oy4NRAQ13jhfONC7bP8dTKb4PTU=
备注：每个header都以\r\n结尾，并且最后一行加上一个额外的空行\r\n。此外，服务端回应的HTTP状态码只能在握手阶段使用。过了握手阶段后，就只能采用特定的错误码。
Sec-WebSocket-Accept根据客户端请求首部的Sec-WebSocket-Key计算出来。
计算公式为：
1）将Sec-WebSocket-Key跟258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11拼接；
2）通过SHA1计算出摘要，并转成base64字符串。
伪代码如下：
>toBase64( sha1( Sec-WebSocket-Key + 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11 ) )
客户端、服务端数据的交换，离不开数据帧格式的定义。因此，在实际讲解数据交换之前，我们先来看下WebSocket的数据帧格式。
WebSocket客户端、服务端通信的最小单位是帧（frame），由1个或多个帧组成一条完整的消息（message）。
1）发送端：将消息切割成多个帧，并发送给服务端；
2）接收端：接收消息帧，并将关联的帧重新组装成完整的消息。
下面给出了WebSocket数据帧的统一格式。熟悉TCP/IP协议的同学对这样的图应该不陌生。
1）从左到右，单位是比特。比如FIN、RSV1各占据1比特，opcode占据4比特；
2）内容包括了标识、操作代码、掩码、数据、数据长度等。
针对前面的格式概览图，这里逐个字段进行讲解，如有不清楚之处，可参考协议规范，或留言交流。
1）FIN：1个比特。
如果是1，表示这是消息（message）的最后一个分片（fragment），如果是0，表示不是是消息（message）的最后一个分片（fragment）。
2）RSV1, RSV2, RSV3：各占1个比特。
一般情况下全为0。当客户端、服务端协商采用WebSocket扩展时，这三个标志位可以非0，且值的含义由扩展进行定义。如果出现非零的值，且并没有采用WebSocket扩展，连接出错。
3）Opcode：4个比特。
操作代码，Opcode的值决定了应该如何解析后续的数据载荷（data payload）。如果操作代码是不认识的，那么接收端应该断开连接（fail the connection）。
可选的操作代码如下：
%x0：表示一个延续帧。当Opcode为0时，表示本次数据传输采用了数据分片，当前收到的数据帧为其中一个数据分片。
%x1：表示这是一个文本帧（frame）
%x2：表示这是一个二进制帧（frame）
%x3-7：保留的操作代码，用于后续定义的非控制帧。
%x8：表示连接断开。
%x9：表示这是一个ping操作。
%xA：表示这是一个pong操作。
%xB-F：保留的操作代码，用于后续定义的控制帧。
4）Mask：1个比特。
表示是否要对数据载荷进行掩码操作。从客户端向服务端发送数据时，需要对数据进行掩码操作；从服务端向客户端发送数据时，不需要对数据进行掩码操作。
如果服务端接收到的数据没有进行过掩码操作，服务端需要断开连接。
如果Mask是1，那么在Masking-key中会定义一个掩码键（masking key），并用这个掩码键来对数据载荷进行反掩码。所有客户端发送到服务端的数据帧，Mask都是1。
掩码的算法、用途在下一小节讲解。
5）Payload length：数据载荷的长度，单位是字节。为7位，或7+16位，或1+64位。
假设数Payload length === x，如果：
x为0~126：数据的长度为x字节。
x为126：后续2个字节代表一个16位的无符号整数，该无符号整数的值为数据的长度。
x为127：后续8个字节代表一个64位的无符号整数（最高位为0），该无符号整数的值为数据的长度。
此外，如果payload length占用了多个字节的话，payload length的二进制表达采用网络序（big endian，重要的位在前）。
6）Masking-key：0或4字节（32位）
所有从客户端传送到服务端的数据帧，数据载荷都进行了掩码操作，Mask为1，且携带了4字节的Masking-key。如果Mask为0，则没有Masking-key。
备注：载荷数据的长度，不包括mask key的长度。
7）Payload data：(x+y) 字节
载荷数据：包括了扩展数据、应用数据。其中，扩展数据x字节，应用数据y字节。
扩展数据：如果没有协商使用扩展的话，扩展数据数据为0字节。所有的扩展都必须声明扩展数据的长度，或者可以如何计算出扩展数据的长度。此外，扩展如何使用必须在握手阶段就协商好。如果扩展数据存在，那么载荷数据长度必须将扩展数据的长度包含在内。
应用数据：任意的应用数据，在扩展数据之后（如果存在扩展数据），占据了数据帧剩余的位置。载荷数据长度 减去 扩展数据长度，就得到应用数据的长度。