Асинхронный веб, или Что такое веб-сокеты

веб-сокеты

Веб-сокеты (Web Sockets) — это передовая технология, которая позволяет создавать интерактивное соединение между клиентом (браузером) и сервером для обмена сообщениями в режиме реального времени. Веб-сокеты, в отличие от HTTP, позволяют работать с двунаправленным потоком данных, что делает эту технологию совершенно уникальной. Давайте разберемся, как работает эта технология и чем она отличается от HTTP.

Как работает HTTP?

Схема обмена сообщениями по HTTP

Вы наверняка знаете, что такое HTTP (или HTTPS), поскольку встречаетесь с этим протоколом каждый день в своём браузере. Браузер постоянно спрашивает у сервера, есть ли для него новые сообщения, и получает их.

Вы также можете знать, что HTTP позволяет использовать разные типы запросов, такие как POST, GET или PUT, каждый из которых имеет своё назначение.

Как работают веб-сокеты?

Схема обмена сообщениями при использовании веб-сокетов

Веб-сокетам же для ответа не нужны ваши повторяющиеся запросы. Достаточно выполнить один запрос и ждать отклика. Вы можете просто слушать сервер, который будет отправлять вам сообщения по мере готовности.

Веб-сокеты можно использовать, если вы разрабатываете:

  • приложения реального времени;
  • чат-приложения;
  • IoT-приложения;
  • многопользовательские игры.

Когда следует избегать использования веб-сокетов?

Практически никогда. Единственный минус — это несовместимость с некоторыми браузерами, но уже 95 % браузеров поддерживают веб-сокеты.

В некоторых случаях веб-сокеты вам всё же не понадобятся. Если вы создаёте простую CMS, вам вряд ли пригодится функциональность в режиме реального времени. Также не стоит использовать веб-сокеты в REST API, поскольку вам хватит таких HTTP-запросов, как GET, POST, DELETE и PUT.

Практические примеры

В примерах ниже для клиента используется JavaScript, а для сервера — Node.js. Примеры очень просты и вряд ли пригодятся на практике, но зато позволят разобраться в сути.

Веб-сокеты

Клиент:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Пример чата с веб-сокетом</title>
</head>
<body>
  <script>
    let ws = new WebSocket("ws://localhost:8080");
    // выводим новые сообщения в консоль
    ws.onmessage = ({data}) => {
      console.log(data);
    }
    // отправляем сообщение 
    ws.onopen = () => ws.send('Text');
  </script>
</body>
</html>

Сервер:

const WebSocket = require('ws');

// создаём новый websocket-сервер
const wss = new WebSocket.Server({
  port: 8080
});

//  отправляем клиентам, когда функция clientValidator возвращает true. this — это wss.
wss.broadcast = function(data, clientValidator = () => true) {
  this.clients.forEach(client => {
    if (clientValidator(client)) {
      client.send(data);
    }
  });
}

wss.on("connection", ws => {
  // событие будет вызвано, когда клиент отправит сообщение
  ws.on('message', message => {
    //  отправляем сообщение всем, кроме автора
    wss.broadcast(message, client => client !== ws);
  });
});

Вот иллюстрация работы веб-сокетов:

Демонстрация работы веб-сокетов

Эквивалент в HTTP

Так как HTTP должен постоянно проверять канал на наличие новых сообщений, можно использовать «грязную» проверку (dirty check) — подход, при котором клиент с заданной периодичностью (допустим, каждые 200 мс) проверяет наличие новых сообщений на сервере.

Чтобы не вникать в XMLHttpRequest, можно использовать библиотеку Axios. Она декларативна и очень понятна.

Клиент:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Обмен сообщениями в режиме реального времени</title>
</head>
<body>
  <script src="https://unpkg.com/axios/dist/axios.min.js"></script> 
  <script>
    let localMessages = [];

    // начальное обновление локального сообщения 
    axios.get('http://localhost:8080/messages')
    .then(({data}) => localMessages = data.messages);

    // обновляем список сообщений
    const updateMessages = () => {
    axios.get('http://localhost:8080/messages')
      .then(({data}) => {
        const difference = data.messages.splice(localMessages.length);
        difference.forEach(message => {
          console.log(message);
          localMessages.push(message);
        });
      })
      .catch(console.log);
    }
    
    // отправляем сообщение
    const sendMessage = text => {
        axios.post('http://localhost:8080/messages', {text});
    }
    // каждые 200 мс проверяем, есть ли новые сообщения
    setInterval(updateMessages, 200);
  </script>
</body>
</html>

Сервер:

const express = require('express');
const bodyParser = require('body-parser');
const app = express();

app.use(bodyParser.json(), function(req, res, next) {
  res.header("Access-Control-Allow-Origin", "*");
  res.header("Access-Control-Allow-Headers", "Origin, X-Requested-With, Content-Type, Accept");
  next();
});

// в реальном приложении сообщения хранились бы в базе данных или, в некоторых случаях, в JSON-файлах,
// а не в переменной, которая обнуляется при остановке сервера
let messages = [];

// создаем новое сообщение
app.post('/messages', (req, res) => {
  messages.push(req.body.text);
  res.json({
    success: true
  });
});

// получаем все сообщения
app.get('/messages', (req, res) => {
  res.json({
    messages
  });
});

// слушаем все запросы на localhost: 8080.
app.listen(8080, () => console.log('Слушаю порт 8080'));

Заключение

Веб-сокеты являются одной из самых перспективных веб-технологий, которую уже сейчас используют многие разработчики. Она отлично подходит для взаимодействия в режиме реального времени, в том числе в онлайн-играх.

Перевод статьи «What are Web Sockets?»