websocket-impl

WebSocket Implementation Skill — WS 实战

何时使用

• 实现实时双向通信（聊天 / 协作 / 推送 / 在线游戏）
• 排查"客户端莫名断线"/ 重连风暴
• 设计多实例部署的消息广播
• WebSocket vs SSE vs Long Polling 选型
• 评估 Socket.IO / 原生 ws / uWebSockets

一、何时选 WS 何时不选

需求	推荐
服务端 → 客户端单向推送	SSE（更简单、自动重连、HTTP/2 多路复用）
双向 / 低延迟	WebSocket
客户端 → 服务端低频提交	HTTP POST（普通 API）
实时性 < 1s 即可	Long polling / SSE
多设备同步	WebSocket / 推送服务（FCM / APNs）
文件 / 大数据流	HTTP/2 streaming 或 WebTransport

WS 是"双向 + 低延迟"的工具，不是默认选项。

二、协议基础

握手（HTTP Upgrade）

GET /ws HTTP/1.1
Host: example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Protocol: chat.v1
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
Sec-WebSocket-Protocol: chat.v1

Frame 结构

OPCODE 类型：
  0x0  continuation  (分片)
  0x1  text          (UTF-8 字符串)
  0x2  binary        (任意字节)
  0x8  close
  0x9  ping
  0xA  pong
  0xB-0xF  reserved

最大消息体：协议无硬限，实现限（多数 16-64 MB）。

三、Node.js (ws 库) 服务端

import { WebSocketServer } from 'ws'
import http from 'node:http'

const server = http.createServer()
const wss = new WebSocketServer({ noServer: true })

server.on('upgrade', (req, socket, head) => {
  // 自家鉴权（cookie / token）
  if (!authenticate(req)) {
    socket.write('HTTP/1.1 401 Unauthorized\r\n\r\n')
    socket.destroy()
    return
  }
  wss.handleUpgrade(req, socket, head, (ws) => {
    wss.emit('connection', ws, req)
  })
})

wss.on('connection', (ws, req) => {
  ws.userId = extractUserId(req)
  ws.isAlive = true

  ws.on('pong', () => { ws.isAlive = true })

  ws.on('message', (data, isBinary) => {
    const msg = isBinary ? data : data.toString()
    handleMessage(ws, msg)
  })

  ws.on('close', (code, reason) => {
    cleanup(ws)
  })
})

// 心跳：每 30s 发 ping，对方未 pong 则断开
setInterval(() => {
  for (const ws of wss.clients) {
    if (!ws.isAlive) { ws.terminate(); continue }
    ws.isAlive = false
    ws.ping()
  }
}, 30_000).unref()

server.listen(8080)