PHP 实现 WebSocket 协议原理与应用详解
2020-05-31 18:18
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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
<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1, maximum-scale=1, user-scalable=no">
<title>websocket</title>
</head>
<body>
<input id="text" value="">
<input type="submit" value="send" onclick="start()">
<input type="submit" value="close" onclick="close()">
<div id="msg"></div>
<script>
/**
0：未连接
1：连接成功，可通讯
2：正在关闭
3：连接已关闭或无法打开
*/
//创建一个webSocket 实例
var webSocket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8083");
webSocket.onerror = function (event){
onError(event);
};
// 打开websocket
webSocket.onopen = function (event){
onOpen(event);
};
//监听消息
webSocket.onmessage = function (event){
onMessage(event);
};
webSocket.onclose = function (event){
onClose(event);
}
//关闭监听websocket
function onError(event){
document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>close</p>";
console.log("error"+event.data);
};
function onOpen(event){
console.log("open:"+sockState());
document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>Connect to Service</p>";
};
function onMessage(event){
console.log("onMessage");
document.getElementById("msg").innerHTML += "<p>response:"+event.data+"</p>"
};
function onClose(event){
document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>close</p>";
console.log("close:"+sockState());
webSocket.close();
}
function sockState(){
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'];
return status[webSocket.readyState];
}
function start(event){
console.log(webSocket);
var msg = document.getElementById('text').value;
document.getElementById('text').value = '';
console.log("send:"+sockState());
console.log("msg="+msg);
webSocket.send("msg="+msg);
document.getElementById("msg").innerHTML += "<p>request"+msg+"</p>"
};
function close(event){
webSocket.close();
}
</script>
</body>
</html>
服务端代码 server.php
<?php
/**
* Created by xwx
* Date: 2017/10/18
* Time: 14:33
*/
class SocketService
{
private $address = '0.0.0.0';
private $port = 8083;
private $_sockets;
public function __construct($address = '', $port='')
{
if(!empty($address)){
$this->address = $address;
}
if(!empty($port)) {
$this->port = $port;
}
}
public function service(){
//获取tcp协议号码。
$tcp = getprotobyname("tcp");
$sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, $tcp);
socket_set_option($sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);
if($sock < 0)
{
throw new Exception("failed to create socket: ".socket_strerror($sock)."\n");
}
socket_bind($sock, $this->address, $this->port);
socket_listen($sock, $this->port);
echo "listen on $this->address $this->port ... \n";
$this->_sockets = $sock;
}
public function run(){
$this->service();
$clients[] = $this->_sockets;
while (true){
$changes = $clients;
$write = NULL;
$except = NULL;
socket_select($changes, $write, $except, NULL);
foreach ($changes as $key => $_sock){
if($this->_sockets == $_sock){ //判断是不是新接入的socket
if(($newClient = socket_accept($_sock)) === false){
die('failed to accept socket: '.socket_strerror($_sock)."\n");
}
$line = trim(socket_read($newClient, 1024));
$this->handshaking($newClient, $line);
//获取client ip
socket_getpeername ($newClient, $ip);
$clients[$ip] = $newClient;
echo "Client ip:{$ip} \n";
echo "Client msg:{$line} \n";
} else {
socket_recv($_sock, $buffer, 2048, 0);
$msg = $this->message($buffer);
//在这里业务代码
echo "{$key} clinet msg:",$msg,"\n";
fwrite(STDOUT, 'Please input a argument:');
$response = trim(fgets(STDIN));
$this->send($_sock, $response);
echo "{$key} response to Client:".$response,"\n";
}
}
}
}
/**
* 握手处理
* @param $newClient socket
* @return int 接收到的信息
*/
public function handshaking($newClient, $line){
$headers = array();
$lines = preg_split("/\r\n/", $line);
foreach($lines as $line)
{
$line = chop($line);
if(preg_match('/\A(\S+): (.*)\z/', $line, $matches))
{
$headers[$matches[1]] = $matches[2];
}
}
$secKey = $headers['Sec-WebSocket-Key'];
$secAccept = base64_encode(pack('H*', sha1($secKey . '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11')));
$upgrade = "HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake\r\n" .
"Upgrade: websocket\r\n" .
"Connection: Upgrade\r\n" .
"WebSocket-Origin: $this->address\r\n" .
"WebSocket-Location: ws://$this->address:$this->port/websocket/websocket\r\n".
"Sec-WebSocket-Accept:$secAccept\r\n\r\n";
return socket_write($newClient, $upgrade, strlen($upgrade));
}
/**
* 解析接收数据
* @param $buffer
* @return null|string
*/
public function message($buffer){
$len = $masks = $data = $decoded = null;
$len = ord($buffer[1]) & 127;
if ($len === 126) {
$masks = substr($buffer, 4, 4);
$data = substr($buffer, 8);
} else if ($len === 127) {
$masks = substr($buffer, 10, 4);
$data = substr($buffer, 14);
} else {
$masks = substr($buffer, 2, 4);
$data = substr($buffer, 6);
}
for ($index = 0; $index < strlen($data); $index++) {
$decoded .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4];
}
return $decoded;
}
/**
* 发送数据
* @param $newClinet 新接入的socket
* @param $msg 要发送的数据
* @return int|string
*/
public function send($newClinet, $msg){
$msg = $this->frame($msg);
socket_write($newClinet, $msg, strlen($msg));
}
public function frame($s) {
$a = str_split($s, 125);
if (count($a) == 1) {
return "\x81" . chr(strlen($a[0])) . $a[0];
}
$ns = "";
foreach ($a as $o) {
$ns .= "\x81" . chr(strlen($o)) . $o;
}
return $ns;
}
/**
* 关闭socket
*/
public function close(){
return socket_close($this->_sockets);
}
}
$sock = new SocketService();
$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。
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希望本文所述对大家PHP程序设计有所帮助。
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